报告题目：面向氢能应用的界面工程与纳米电极优化

            报  告 人：北京化工大学 孙晓明 教授

            报告时间：2025年12月21日（周日）上午9:30

            报告地点：莫干山校区材料楼C306会议室

            邀  请  人：高分子材料与工程研究所  曹澥宏 教授、刘文贤 副教授

报告人简介：

孙晓明，国家杰出青年基金获得者，2017年获科技部中青年科技创新领军人才，2020年被评为中国可再生能源学会科学技术人物-优秀科技工作者。科睿唯安全球高被引学者，Nano Research编委，Science China Materials编委，Nanoscale高级顾问编委，中国可再生能源学会氢能专委会副主任，全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会主任委员。近五年发表SCI论文200余篇，他引30000余次，H因子118，30余篇文章入选ESI高被引。承担国家自然科学基金重点项目、国家重点研发项目等多项科研项目。作为主要完成人获得中国可再生能源学会技术发明一等奖、北京市科学技术奖二等奖。

报告内容摘要:

在电解制氢规模化应用过程中，电极反应活性不足、气液界面传质受限以及复杂工况下的稳定性衰减，仍是制约系统效率与寿命的核心问题。针对上述挑战，我们从电极材料本征结构与界面润湿行为入手，重点探讨微/纳米结构在提升氢能转化效率中的作用，并探索制氢与废水处理的协同路径，以实现可再生能源与环境治理的双重价值。首先，我们提出异价离子互斥策略以优化层状双氢氧化物（LDH）电极材料，实现了M³⁺离子（如Fe³⁺、Co³⁺）在Ni(OH)₂基体中的原子级均匀分散。进一步引入还原态离子（如V⁴⁺、Fe²⁺），显著提升了析氧反应（OER）活性。针对电解过程中气泡屏蔽效应，设计了超疏气纳米阵列一体化电极，将气泡脱附体积缩小至原来的千分之一，电流上升速率提高约60%，有效提升了高电流密度下的能效。针对间歇性海水电解中阴极氧化与卤素离子腐蚀问题，我们引入非金属元素（如P）与金属氧化物协同作用，原位构筑钝化层，有效抑制了停机阶段的阴极失活。所开发的析氢反应（HER）电催化剂在0.5 A cm^-2条件下实现了超过10,000小时的稳定间歇电解，电压衰减率低于0.5% khr^-1。最后，结合纳米电极优化与阴离子工程，我们突破了高盐度、高温（80 ℃）、高电流密度（1-2 A cm^-2）等实际工况挑战，成功建成并长期稳定运行全球首套1 MW级工业化海水电解系统。