动态模板重构诱导介孔铱催化剂助力高电流密度质子交换膜电解水

为解决质子交换膜水电解（PEMWE）在高电流密度下质传受限和电压过高的难题，研究人员通过动态模板重构策略构建三维介孔IrO2骨架结构。该催化剂在5 A cm?2电流密度下实现2.0 V低槽压，并保持2700小时稳定运行（衰减率仅0.38 μV h?1），同时满足欧盟2030年和美国能源部2026年技术指标。

　　

这项突破性研究像搭积木般巧妙利用了氧化镧(La₂O₃)模板的氯离子(Cl^?)诱导重构特性。研究人员在模板动态重构过程中，将超小铱(Ir)纳米颗粒（<5 nm）像撒芝麻般高密度嵌入骨架，突破了传统模板固定位点的限制。这些"纳米芝麻"在电化学过程中经历华丽变身——原位氧化为IrO₂的同时，模板像魔术师般悄然溶解，最终形成布满蜂巢状孔道的三维介孔结构。

这种独特的"呼吸型"结构让催化剂在5 A cm^?2的工业级电流密度下仍能保持高效"换气"：介孔通道如同高速公路网加速气泡逸出，而超高密度的活性位点则像永不停歇的微型工厂持续催化水分解反应。测试数据显示，该催化剂不仅将槽压降至喝咖啡时的电压（2.0 V），更在连续工作112天（2700小时）后仅出现0.38微伏/小时的衰减，相当于每天性能损失不到万分之一。这项技术同时跨越了欧盟"清洁氢能联合计划"2030年目标和美国能源部2026年指标，为绿氢大规模生产装上了"中国芯"。