近日，吉林大学教授蒋青、杨春成团队在超小高熵合金纳米颗粒作为高效析氢反应电催化剂方面取得重要进展，通过亚3纳米高熵合金颗粒助力实现高效电解水制氢。相关成果发表于《先进材料》。

高熵合金三功能示意图。吉林大学供图

开发高效稳定的碱性析氢反应催化剂，对于推动阴离子交换膜电解槽的商业化应用至关重要。高熵合金凭借多元组分、可调控的电子结构和应变效应，有望协同优化水解离和H*吸附/结合，是一种极具潜力的碱性析氢反应催化剂。然而，现有高熵合金在工业级电流密度下的性能仍显不足，催化机理尚未明晰，且在实际器件中的应用探索也极为有限。

为解决上述问题，本研究采用0.5 s超快热冲击策略，成功将六元亚3纳米PtRuFeCoNiCu高熵合金颗粒负载于碳纤维纸上。该超小高熵合金纳米颗粒兼具高比表面积、高活性原子利用率、丰富的不饱和表面配位以及增强的多元素协同效应，显著提升了电化学活性。结合原位拉曼、原位红外及密度泛函理论计算，揭示了该高熵合金表面独特的“解离-扩散-结合”三重功能：富Ru区域加速水解离、FeCoNiCu区域优化H*扩散动力学、富Pt区域则促进H*高效结合。得益于上述优势，该材料在碱性介质中仅需31.4和102.5 mV的超低过电势即可分别达到-100和-1000 mA cm^-2的电流密度。

在实际应用中，基于该材料构建的阴离子交换膜电解槽在1.94 V的电压下即可输出1000 mA cm^-2的工业级电流密度，并可在此条件下稳定运行500h，为大规模制氢提供了极具潜力的技术方案。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202508975