泡沫镍基底NiFeMo三元电催化剂在碱性电解水制氢中的高效阴极材料研究

　　为应对化石燃料污染及氢能需求增长，研究人员开发了泡沫镍基底NiFeMo三元电催化剂作为碱性阴离子交换膜电解槽（AEMWE）阴极材料。通过LSV、EIS、SEM等技术验证，该催化剂展现出185 mV dec?1 的低Tafel斜率及优异产氢性能，为低成本高效制氢提供了新策略。

　　

随着全球能源需求激增和环境污染问题加剧，氢能作为零碳能源备受关注。然而，传统质子交换膜电解槽(PEMWE)因使用贵金属催化剂和耐腐蚀材料导致成本高昂，而碱性阴离子交换膜电解槽(AEMWE)虽成本较低，却面临膜导电性差、催化剂效率不足等挑战。其中，阴极氢演化反应(HER)的高过电位成为制约电解水效率的关键瓶颈。

为解决这一问题，来自土耳其的研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究，开发了一种基于泡沫镍的三元NiFeMo电催化剂。该团队通过分级电沉积工艺，先在泡沫镍表面镀镍（#Ni），再沉积NiFeMo合金（NiFeMo#Ni），最终获得具有多孔网络结构的阴极材料。电化学测试显示，NiFeMo#Ni的Tafel斜率低至185 mV dec^?1
，产氢量显著高于纯泡沫镍和#Ni对照组，证实其高效HER活性。

研究采用四大关键技术：1）泡沫镍基底的电化学修饰（10 mA cm^?2
镀镍60秒）；2）NiFeMo合金脉冲电沉积（50 mA cm^?2
持续30秒）；3）LSV、EIS、循环伏安法等电化学表征；4）SEM/XRD形貌与晶体结构分析。

【催化剂制备】
通过酸洗活化泡沫镍基底，分步电沉积构建镍中间层和NiFeMo催化层。SEM显示NiFeMo#Ni形成多孔互连网络，大幅提升比表面积和离子传输效率。

【结果与讨论】
LSV曲线揭示NiFeMo#Ni在10 mA cm^?2
电流密度下过电位最低，EIS证实其电荷转移电阻显著降低。XRD证明成功合成NiFeMo合金相，SEM显示催化剂均匀覆盖泡沫镍三维骨架。玻璃电解槽测试中，NiFeMo#Ni产氢量较对照组提升40%以上。

【结论】
该研究创新性地将泡沫镍基底与NiFeMo三元合金结合，通过优化电沉积工艺获得高性能HER催化剂。其分级多孔结构既保障高活性位点暴露，又促进气泡脱附，使Tafel斜率较纯镍降低27 mV dec^?1
。这项工作为开发非贵金属AEMWE阴极提供了新思路，对推动绿氢规模化生产具有重要价值。

值得注意的是，研究者特别强调该催化剂专攻HER应用（不同于文献中双功能设计），且采用直接电沉积法（区别于水热合成），工艺更易放大。团队后续将探索该材料在工业电解槽中的长期稳定性，并进一步优化Fe/Mo原子比以提升OER活性。