国家重大专项青年科学家项目答辩PPT——电解水制氢的非贵金属催化研究领域(附源文件)

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一、立项依据与研究现状

“双碳”目标下，绿氢是实现深度脱碳的关键载体。阴离子交换膜电解水（AEMWE）结合了碱性电解槽的低成本与PEM电解槽的高电流密度优势，是下一代最具潜力的制氢技术。但现有电极多为无序多孔结构（泡沫金属、碳纸），传质路径不可控；催化剂研究聚焦本征活性提升，却忽略宏观传质问题，缺乏系统的气泡动力学模型。

二、研究目标与研究内容

围绕“有序化电极构筑与传质机理”核心科学问题，设置三大目标：①揭示气-液-固三相界面传质机理，建立电极微纳结构与气泡动力学的构效关系；②开发高稳定非贵金属催化剂（OER过电位<250mV@100mA/cm²）；③构筑多级结构有序化电极（传质过电位占比<15%）。

创新点：首次提出“氟介导重构策略”，利用F⁻与Co²⁺/Fe³⁺强配位作用预埋于晶格，调控重构路径，实现催化剂规整化长程无序结构；设计“纳米锥-纳米针”多级结构，赋予电极超亲水/超疏气特性。

三、课题分解与团队

项目分解为催化剂可控合成、有序化电极构筑、传质机理研究、膜电极集成四个课题。负责人发表SCI一区论文2篇（含ESI高被引），获自然科学二等奖、中国材料学会优秀奖；团队累计承担电解水制氢相关项目20项（国自然5项、重点研发子课题2项），总经费794万元，搭建了首套AEM单电池测试平台。

四、预期成果与风险

预期产出：氟介导重构理论模型1套、气泡脱离动力学模型1套、AEMWE单电池样机（电压<1.75V@1A/cm²），SCI一区论文2-3篇。针对氟介导长期稳定性等高风险点，已制定备选方案（提前申请同步辐射机时、建立SOP手册），整体风险可控。

整套PPT共计17页，源文件均可编辑和修改

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