我所2021级直博生赵聪凡在国际著名期刊Advanced Energy Materials发表题为“Agglomerate Engineering to Boost PEM Water Electrolyzer Performance”的研究文章。通讯作者为章俊良教授和闫晓晖副教授。

要点1. 研究团队利用多尺度的表征技术和数学模型计算指出，离聚物紧密包裹IrO_x催化剂形成的致密团聚体是造成阳极催化层内高传输损失的根本原因，进而针对性的进行团聚体调控以实现高效的阳极催化层内的氧气气泡管理。

要点2. 通过分子自组装的方法实现了疏松的IrO_x一次团聚体结构，进而在IrOx-离聚物二次团聚体结构内部引入了纳米尺度空穴以强化气泡成核过程、引入亚微米尺度孔洞以缩短溶解氧传输距离，使用Nano-CT、TEM等多尺度表征技术对几何调控结果进行验证。基于搭建的原位气泡行为可视化表征系统，调控后的阳极催化层表现出高效的气泡氧传输和溶解氧传输特征，进而实现了传输损失的大幅降低。

要点3. 在PEM制氢电解池中，团聚体调控将传输损失降低90%，实现7 A cm⁻² @ 2.07 V的超高电流密度运行，催化剂利用率提升至0.078 g_Ir kW⁻¹，达到了国际可再生能源机构(IRENA)提出的2026年PEM电解制氢性能指标(0.1 g_Ir kW⁻¹).

本工作得到了国家自然科学基金(No. 52394204)、上海市科技重大专项的资助，并得到了上海交通大学致远创新研究中心(ZIRC)和上海同步辐射光源(SSRF)的技术支持。

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