水电解是利用可再生和可持续能源的一个有希望的技术，并已成为大规模生产和部署绿色氢气的战略途径。在不同的水电解策略中，由于工艺设计简单、技术成熟和低成本，碱性水电解已经成为工业规模制氢的领先技术。碱性水电解槽(AWEs)可以通过减少催化剂腐蚀和使用非贵金属催化剂进行HER，从而推进水电解产氢的发展。
然而，AWEs在高电流密度和能量效率方面具有局限性，这限制了它的工业规模运行。阴离子交换膜水电解槽具有更高的离子导电率、更好的能量效率和在更高的电流密度下稳定运行等优点。然而，在高电流密度条件下，电解质反应物的快速消耗以及电极表面上气泡层的剧烈形成仍然对电催化剂活性和稳定性造成挑战。
近日，
华中科技大学王鸣魁
、
申燕
和
新南威尔士大学赵川
等报道了一种掺Y的NiMo/MoO
2
异质结构(Y-NiMo/MoO
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)，实现了在高电流密度下增强的HER活性和稳定性。
实验结果和理论计算表明，首先，Y掺杂促进了泡沫Ni载体上纳米棒的均匀致密生长，有利于快速传质和气泡释放；
其次，在NiMo/MoO
2
异质结中引入Y会引起晶格膨胀，优化NiMo合金组分的d带中心，增强水的解离和H*解吸；
最后，Y的引入也增加了MoO
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中氧空位的浓度，不仅提高了HER过程中的有效电子转移，而且促进了*OH的解吸，从而防止活性位点阻塞效应。
性能测试结果显示，在1.0 M KOH中，Y-NiMo/MoO
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电催化剂只需18和189 mV过电位就能分别产生10和2000 mA cm
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的电流密度，并且在1.0 A cm
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的高电流密度下连续运行2500小时后，保持了约98.8%的初始性能；在天然碱性海水(1.0 M KOH+海水)中，Y-NiMo/MoO
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电催化剂达到2.0 A cm
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电流密度所需的过电位仅为220 mV。
将所制备的Y-NiMo/MoO
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应用于天然碱性海水(3.0 M KOH+海水)的阴离子交换膜(AEM)电解槽中，在1.78 V的超低电池电压下获得1.0 A cm
-2
的高电流密度，并且该电解槽能够在500 mA cm
-2
(25 °C)和1000 mA cm
-2
(80 °C)下稳定运行24小时，突出了其工业应用潜力。
Yttrium-doped NiMo-MoO
2
heterostructure electrocatalysts for hydrogen production from alkaline seawater.
Nature Communications, 2025.
DOI: 10.1038/s41467-025-55856-4
王鸣魁，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授，博士生导师，华中科技大学华中卓越学者特聘教授，英国皇家化学学会会士、湖北省“楚天学者”特聘教授，任“低维光电材料与器件湖北省重点实验室”主任。1995-2001年进入哈尔滨工业大学学习，获得学士和硕士学位，进行锂离子电池课题研究。2001年进入中国科学院长春应用化学研究所攻博士学位，进行聚合物锂离子电池和生物燃料电池课题研究。2005.3-2007年获得洪堡奖学金资助在德国慕尼黑工业大学进行生物电化学研究工作。2007.3-2010.5在瑞士联邦理工学院进行光电化学研究工作。2010.6月加入华中科技大学/武汉光电国家研究中心。研究领域为新能源化学和材料研究，主要研究纳米结构太阳能电池、太阳能燃料、锂(钠)离子电池研究。发表包括Nature Chemistry等学术论文190余篇。授权中国专利28项，H指数63，文章引用1.6万余次。
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