南工大破解制氢材料核心瓶颈

　　中化新网讯 固体氧化物电解水制氢技术(SOEC)发展备受关注，却因氧电极在高温高湿下易性能衰减、结构开裂等制约产业化。南京工业大学科研团队联合苏州**实验室在固体氧化物电解水制氢关键材料领域取得突破性进展，从调控氧离子传输通道“分布质量”的全新角度出发，成功研发出兼具高效能与长寿命的新型氧电极材料。近日，该研究成果在线发表于国际期刊《自然·通讯》。

　　“传统提升电极性能的思路，主要集中于增加氧离子传输通道的‘数量’或拓宽其‘宽度’，我们在多年研究积累上，首次将视角聚焦于通道的‘分布质量’上。”南京工业大学周嵬教授打了个比方，“可以把氧离子在材料里移动，想象成人在大楼里走路。以前的做法，就是多造房间、把门开大，让人好走。但如果房间分布乱七八糟，有的地方挤一堆，有的地方全是墙，人照样走不通、绕远路，整体速度反而上不去。”

　　为此，团队创新采用“局部高熵化”策略，在钡钴基钙钛矿材料中，同时掺入锆、钛、锌等6种微量金属元素，形成了一种复杂的“复合氧化物配方”。“这不仅增加了可供氧离子传输的活性位点数量，还使这些位点在材料内部实现了高度均匀、弥散的分布，从而构建起一个畅通高效的离子传输网络。”南京工业大学博士生王潇宇解释道。

　　实验证明，这种新型氧电极材料，不仅显著降低了氧离子扩散的阻力，还极大地增强了材料的热机械稳定性和对质子的吸收能力。基于此材料组装的电解池，在600℃工作温度下，展现出优异的性能：电解电流密度高达2.0A/cm2，远超传统材料。在近800小时的长期稳定性测试和40次严酷的“冷热冲击”循环测试中，性能衰减率极低。

　　目前，该技术的工程化放大已在苏州**实验室加快推进，团队成功搭建了国内首条兆瓦级中试产线，开发的百千瓦制氢系统在能效等关键指标上达到国际先进水平，有望为化工、钢铁等高耗能行业的绿色转型提供关键技术支撑。

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