一、研究背景：AEM电解槽的产业化瓶颈
阴离子交换膜（AEM）电解水制氢技术被认为是未来绿氢规模化制备的重要方向。该技术融合了碱性电解槽的低成本优势与质子交换膜（PEM）电解槽的高效响应优势，具有良好的应用前景。
然而，在AEM电解槽的实际应用中，阳极端的析氧反应在强腐蚀性环境中易发生催化剂结构重构，导致非贵金属催化剂活性快速衰减。如何在大电流密度下兼顾催化剂的活性与稳定性，一直是制约该技术产业化应用的关键难题，也对AEM电解水测试台的长期稳定性评估提出了更高要求。
二、创新策略：电化学动态重构金属离子空位
针对上述挑战，西安交通大学化学工程与技术学院赵旭研究员团队提出了一种电化学动态重构金属离子空位的创新策略。该策略能够在催化剂表面精准构筑离子空位结构，从而同时提升催化剂的活性与稳定性。
研究团队以钴基催化材料为对象，通过电化学手段在动态重构过程中精准构筑金属离子空位。这些离子空位不仅增强了催化剂中钴和氧之间的相互作用，促进晶格氧活化并参与反应，从而提升反应活性；还提高了羟基亲和力，实现对晶格氧的及时“补给”，有效抑制金属钴溶出和结构坍塌。
三、实验结果：1000小时稳定运行，衰减率极低
得益于独特的结构优势，基于该策略构建的催化剂在AEM电解槽中展现出优异的性能。实验结果显示，该催化剂的制氢电流显著高于未含有金属空位的催化剂，并在80°C和工业级电流密度下连续运行1000小时后，性能衰减率仅为0.10毫伏每小时，展现出优异的工况稳定性。
| 测试指标 | 未改性催化剂 | 离子空位策略催化剂 |
|---|---|---|
| 运行温度 | 80°C | 80°C |
| 稳定运行时长 | <200小时 | 1000小时 |
| 性能衰减率 | 较高 | 0.10 mV/h |
| 催化剂成本 | 低（非贵金属） | 低（非贵金属） |
论文第一作者、西安交通大学博士生赵静璇表示，这项研究为在工况大电流下设计兼具高活性与高稳定性的电催化剂提供了新思路，对推动AEM电解水制氢技术工业化具有重要意义。对于氢能测试设备厂商而言，这意味着AEM电解水测试台、膜电极测试夹具等核心装备需要具备更长的连续运行测试能力，以满足新一代催化剂的验证需求。
四、产业意义：利好测试设备与MEA制备产线
该成果不仅为开发高性能、长寿命的AEM电解水制氢催化剂提供了全新思路，也为下游测试与制备装备带来了明确需求。科研团队与设备厂商在以下方面存在协同空间：
- 🔬 长期稳定性测试：需要支持1000小时以上的AEM电解水测试台，实时记录极化曲线与衰减率；
- 🧪 膜电极验证：需配套膜电极测试夹具，评估催化剂涂覆后的MEA实际性能；
- ⚙️ 催化剂制备：从催化剂浆料制备、超声分散、超声喷涂到热压定型，MEA膜电极制备产线的工艺一致性尤为关键；
- 📊 数据溯源：通过高精度氢能测试设备记录催化剂全生命周期性能曲线，为后续优化提供依据。
五、结语
目前，团队正与相关企业对接，推动这项兼具活性与稳定性的电催化剂尽快走向产业化。该成果不仅为降低绿氢制备成本、推动氢能产业规模化发展注入了强劲动力，也为合肥博格达氢能等专注于PEM电解水测试台、AEM电解水测试台及MEA膜电极制备产线的设备厂商提供了新的市场机遇。
（本文基于公开科研进展整理。如需了解AEM/PEM电解水测试台、膜电极测试夹具等设备的详细参数，欢迎联系咨询。）
