氢气作为清洁高效的二次能源载体，是实现“双碳”目标的关键支撑，大规模绿色制氢技术的突破已成为全球能源转型的核心需求。海水作为地球上最丰富的水资源，直接利用海水进行电解制氢无需依赖宝贵的淡水资源，避免了能耗高昂的脱盐过程，具备显著的经济与资源优势，被视为未来大规模制氢的理想途径。然而，海水电解催化剂在实际应用中仍面临多重瓶颈：海水复杂的离子组成（含高浓度Cl⁻、Mg²⁺等）易引发电极腐蚀、催化活性位点中毒及析氯反应的竞争，同时碱性条件下的稳定性与双功能催化效率难以兼顾，严重制约了海水电解制氢技术的产业化推进。因此，设计开发兼具超高双功能活性、长效稳定性与抗腐蚀性能的电催化剂，解决海水电解中的核心技术瓶颈，对推动绿色氢能产业发展具有重大战略意义。

近日，西安交大电气工程学院、电工材料电气绝缘全国重点实验室相关科研团队成功研制出 Ru/Ti₃C₂O_x@NF 海水电解双功能电催化剂。该催化剂以泡沫镍为基底，通过精准电沉积技术将超低负载量钌团簇锚定在Ti₃C₂O_x纳米片表面，形成 “活性位点——导电骨架” 紧密结合的复合结构。此设计让催化剂兼具出色电催化活性与超强结构稳定性，其优异性能源于独特的界面键合作用：Ti₃C₂O_x的氧、碳端基分别与钌团簇形成 Ru–O–Ti 和 Ru–C–Ti 键，两键协同引导界面电荷定向重分布，既优化了反应中间体吸附能力，又加快了析氢、析氧反应动力学。该研究突破了海水电解催化剂活性与稳定性难兼顾的瓶颈，阐明了界面键合的调控机制，为复杂电解质环境高效双功能电催化剂的开发提供了新思路。

该研究成果以《超低钌负载Ti₃C₂O_x电催化剂中的Ru–O–Ti/–C–Ti键工程用于高效双功能碱性海水电解》（Ru–O–Ti/–C–Ti bond engineering in ultra-low Ru-loaded Ti₃C₂O_xelectrocatalyst for efficient bifunctional alkaline seawater splitting）为题发表于能源领域顶级期刊《纳米能源》（Nano Energy，影响因子17.1）。西安交通大学电气工程学院博士生贾宇斐为论文第一作者，西安交通大学电气工程学院石建稳教授为论文通讯作者，电工材料电气绝缘全国重点实验室为论文唯一完成单位。该项研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、陕西省创新能力支持计划项目的资助，西安交通大学分析测试中心为该研究提供了表征支持。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111582

文字：石建稳教授科研团队

图片：石建稳教授科研团队