协同阳离子-晶面效应提升台阶铂表面在碱性介质中析氢动力学

为何这对清洁能源至关重要

从水中制取清洁氢气是许多净零排放能源规划中的关键环节，但现有最实用的装置仍会浪费能量，因为在碱性（碱性）溶液中产生氢气泡的反应可能出乎意料地缓慢。本研究从原子与水分子层面剖析，解释为什么某些铂表面比其他表面表现更好，以及常见的溶解离子如何与金属表面协同，加速氢的生成。

塑造金属表面以引导水分子

研究者将重点放在铂上——分解水的基准材料，并比较了其表面上的两种原子级形貌。一种是平坦的，像光滑的露台（称为 Pt(111)）；另一种是有台阶的，像微小的阶梯（Pt(311)）。他们采用包含电子和运动中的水分子的先进量子力学模拟，在碱性电解槽的实际工作电压下对这些不同表面进行建模。目标是观察靠近金属的局部环境——水、离子与电子相遇之处——如何控制形成氢的第一步的速度。

引用: Zhang, Q., Sun, P., Li, H. et al. Synergistic cation-facet effects boost alkaline hydrogen evolution kinetics on stepped Pt surfaces. Commun Chem 9, 113 (2026). https://doi.org/10.1038/s42004-026-01924-9

关键词: 析氢, 碱性电解, 铂催化剂, 界面水, 碱金属阳离子