电催化产氢:从原理到应用

全球人口增长及对能源需求的不断增大使能源安全问题日益严峻,开发可持续的非化石燃料能源是解决问题的有效途径.氢能具有无二氧化碳排放、能量密度高等特点,因此氢气被认为是理想的能源载体.在能量转换过程中,氢气可经由电能从再生能源中产生,以化学键的形式储存能量,亦可在需要时通过燃料电池或其他设备转换回电能并输送给终端.因此,探究高效的氢气制造方法和转换途径是实现氢能应用的重中之重.在氢气的制造策略中,电催化途径因具有快速、高效、高选择性和高性价比等特点成为目前高效制氢的最优选方案之一.自1833年Faraday首先提出电解水的概念,到19世纪20~30年代陆续出现不同种类的电解池装置,再至目前已发展的多种电催化制氢及耦合反应的设计,电解水制氢技术已取得了很大进步.本文从电催化制氢的基本原理、性能评价方法、电催化剂种类及电池结构对电催化制氢进行了总结,并评述了电催化制氢的最新研究进展,指出了目前研究中存在的问题及可能的解决方案.