AM：尺寸可控高熵合金实现工业级电催化制氢
学术
2025-01-29 22:03
山东
在高电流密度下实现高效且稳定的电催化析氢反应（HER）是工业规模制氢的迫切需求，但这颇具挑战性，因为在酸性 HER 过程中，电催化剂的使用寿命较短。有鉴于此，广西大学赵双良、危增曦等报道开发出一种可控的制备技术，用于合成各种尺寸的PdPtRuRhAu高熵合金（HEAs），其中 3.14 nm的颗粒（HEA-3.14）展现出卓越的催化性能，在-500和-1000 mA·cm-2的电流密度下能够稳定产氢，且在 100 小时内活性损失可忽略不计。要点1. 理论计算表明，Pd-Au的桥式吸附位点是HER的理想位点，HEA-3.14样品中的此类位点的比例最高，达到18.97 %。为进一步分析高熵合金的热力学稳定性，我们从 30 多万个经过预处理的高熵合金数据集开发出一种元素编码机器学习模型，该模型实现了低至58.6°C 的均方根误差（RMSE）和高达0.98的R2值。要点2. 通过将热力学建模与机器学习方法相结合，预测出 3.14 纳米的 PdPtRuRhAu高熵合金的熔点为366°C，这与差示扫描量热法测试结果吻合良好。
这项工作为设计能够在高电流密度下可靠产氢的高熵合金提供了新的见解和方法。Qian Wang, Yao Qin, Jiacheng Xie, Yafen Kong, Qian Sun, Zengxi Wei, Shuangliang Zhao, Size-Controllable High-Entropy Alloys Toward Stable Hydrogen Production at Industrial-Scale Current Densities, Adv. Mater. 2025DOI: 10.1002/adma.202420173https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202420173
