華東理工大學物理系青年教師張波在加拿大多倫多大學做博士后期間，在電催化分解水研究領(lǐng)域取得突破，相關(guān)成果近日發(fā)表于《科學》。該項研究由多倫多大學、華東理工大學、斯坦福大學、中科院高能物理研究所北京同步輻射中心、加拿大光源、美國布魯克海文國家實驗室等單位研究者合作完成。

電解水技術(shù)被認為是存儲太陽能發(fā)電和風力發(fā)電等間歇式電能的關(guān)鍵技術(shù)，包括陰極析氫(HER)和陽極產(chǎn)氧(OER)兩個半反應(yīng)。其中產(chǎn)氧反應(yīng)由于存在多種高能量的中間態(tài)，在無外加能量或無外加明顯過電位的情況下，這一復(fù)雜的多步多電子反應(yīng)將很難發(fā)生，即使采用高活性的貴金屬催化劑，仍需很高的電壓驅(qū)動電解水反應(yīng)，且能源轉(zhuǎn)換效率偏低。

研究人員發(fā)展了一種室溫下溶膠—凝膠合成方法，突破了由于不同金屬氧化物晶格不匹配而導致相分離的障礙，最終使催化劑材料保持了Fe、Co和W多金屬氧化物/氫氧化物的原子尺度上的均相分散性，極大地提升了不同金屬原子間的相互作用，最終實現(xiàn)了三大突破：產(chǎn)氧電催化劑性能的大幅提升，本征質(zhì)量比活性和TOFs為目前已報道最優(yōu)催化劑材料的3倍多，電能向化學能的轉(zhuǎn)化效率由70%提高到80%以上。

業(yè)內(nèi)專家認為，該工作發(fā)展的材料制備技術(shù)解決了多元金屬氧化物相分離的技術(shù)難題，開辟了一條推動能源轉(zhuǎn)換與存儲領(lǐng)域快速發(fā)展的新通道。