近日，华北电力大学国家储能技术产教融合创新平台/新型储能技术北京实验室/能源电力创新研究院刘建国、杨德仁、谭爱东团队依托科技部“氢能技术”重点专项《光伏/风电等波动性电源电解制氢材料和过程基础》（编号2021YFB4000100）的支持，在国际顶级期刊Nature Communications在线发表了题为“Single-faceted IrO2 monolayer enabling high-performing proton exchange membrane water electrolysis beyond 10,000 h stability at 1.5 A cm-2”的研究论文。

图1 机理研究

本项研究聚焦于IrO2氧析出催化剂的晶面工程，通过理论计算指导，创新性地采用氨诱导的择优生长策略，成功合成了具有单一(101)晶面的二维IrO2单层材料。XRD与TEM表征结果证实，该材料为单层金红石结构，暴露高活性(101)晶面。理论预测显示，IrO2的(101)面因其最低能垒，在能量上最有利于析氧反应。值得关注的是，该材料在多种实际工况下展现出卓越的稳定性：在恒定1.5 A cmgeo-2条件下，长期运行超过10,000小时且衰减速率低于3.95 mV kh-1；在0.2 mgIr cmgeo-2低载量下，当耦合模拟太阳能/风能波动电源时保持1,000小时稳定运行。该材料部分满足我国科技部对PEM电解水耐久性目标，显示出极高的工业应用潜力。

图2 稳态/波动制氢稳定性

本研究系统提出了晶面依赖的OER性能调控策略，为工业级PEM电解水制氢催化剂的设计与应用提供了新思路。团队依托国家储能技术产教融合创新平台，聚焦氢能与储能领域关键技术突破，持续推动产学研深度融合，为我国新能源技术进步和“双碳”目标实现贡献力量。

初审：王敏

复审：刘建国

审核：张永生