综述：碱性水电解技术：迈向工业级绿色氢气的催化剂设计、人工智能驱动的优化及全电池工程（开放获取）

《EES Catalysis》：Alkaline Water Electrolysis Technologies toward Industrial-Grade Green Hydrogen: Catalyst Design, AI-Driven Optimization, and Full-Cell EngineeringOpen Access

　　

碱性水电解技术，包括传统的碱性水电解（AWE）和新兴的阴离子交换膜水电解（AEMWE），因其能够利用地球上丰富的催化剂并实现经济高效的操作而受到广泛关注，这些技术在大规模绿色氢气生产中具有巨大潜力。本综述全面概述了碱性电解技术的基础原理、历史发展、材料进展及集成策略，特别重点介绍了用于氢气演化反应（HER）和氧气演化反应（OER）的电催化剂开发。我们探讨了核心-壳层异质结构、高熵合金、单原子催化剂以及无粘结剂3D电极等新兴架构的动力学挑战和结构优化问题。文章还讨论了从三电极测试到全电池验证的关键转变过程，以及界面工程和质量传输优化在实际电解槽性能中的应用。此外，我们分析了密度泛函理论（DFT）和机器学习（ML）在加速催化剂发现和电池优化方面的协同作用。同时，对技术挑战进行了评估，包括高电流密度操作、动态循环下的长期耐用性和耐腐蚀性等问题。最后，我们指出了未来的研究方向，旨在提高效率、稳定性和可扩展性，以实现具有成本竞争力的氢气生产。本文为致力于开发下一代碱性电解器以支持可持续能源系统的研究人员提供了路线图。

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? 2026 作者。由英国皇家化学会发布

2026

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