【技术介绍】

碳化钼催化剂在高电流密度水电解中因溶解、聚集和结构崩溃等问题 面临稳定性和活性挑战。本研究通过阳离子表面活性剂将可溶性钼盐和氮化 碳纳米管连接起来，利用电荷吸引机制，增强了钼元素与碳元素之间的化学 键合，通过分级碳化技术提升了碳化钼催化剂的基质传导能力，确保了高电 流密度条件下优异的析氢性能和长寿命。氮掺杂碳纳米管与碳化钼团簇之间 的强化学键和表面活性碳层的形成，进一步提升了析氢电极的机械稳定性和 抗酸性；珊瑚状多孔结构的碳化钼/氮化碳纳米管，赋予了该催化剂具有传 质的多孔通道和亲水疏气的表面特性，从而实现氢气的快速脱附。

【技术指标】

（1）技术指标方面

该催化剂的亲水角为 12° , 疏气角为 148° , 有着良好的亲水疏气性 能，有利于氢气的快速脱附。500 mA cm-2  电流密度下，其过电位为 256 mV；1000 mA cm-2  电流密度下的过电位为 396 mV。常温条件下，865 mA cm-2  电流密度中能够稳定运行超过 120 小时。

（2）技术先进性

电解水析氢过程中，气泡干扰是严重降低传质效率的核心问题，在 高电流密度下电解时更明显，气泡干扰造成的能量损失占总能量损失的 三分之一。通过构造独特的多孔通道结构和亲水疏气表面界面，来优化 催化剂上午表面能和气泡粘滞力。一方面有利于降低气泡黏附，提高电 解水析氢的反应效率；另一方面有效解决大气泡脱附带来的应力问题， 提升电催化剂的寿命。

【技术成熟度】

小样。

【应用情况】

（1） 目前应用情况

实验初步结果显示，该催化剂在在 1000 mA cm-2  电流密度下有着较 低的过电势和良好的电化学稳定性，接下来需要进一步研究在实际工业 应用过程中高温环境下的催化活性和稳定性，并对催化剂结构和制备工 艺的进一步优化，以及在 PEM 电解槽中的测试和应用。

（2）未来前景应用

目前，市面上的质子交换膜（PEM）电解槽主要使用贵金属催化剂， 如铂和铱，这些材料虽然性能优异，但成本高昂，限制了大规模应用。而本 研究开发的非贵金属碳化钼/氮化碳纳米管电催化剂在高电流密度电解水实 验中展示出良好的性能和较低的成本，具有替代贵金属催化剂的潜力。