近日，国际顶级期刊《自然•通讯》（Nature Communications）在线发表了我院“柔性电子材料与器件”实验室的最新研究成果“Flexible tungsten disulfide superstructure engineering for efficient alkaline hydrogen evolution in anion exchange membrane water electrolysers”。

采用非贵金属电催化剂的阴离子交换膜电解水是一种很有前途的可再生能源制氢技术。然而，这一技术在实际应用中仍然面临工业级大电流密度析氢反应界面处低速传质、催化析氢性能难稳定等挑战。

针对这些挑战，赵强教授、王龙禄副教授研究团队提出了“越运动，越健康”的新理论和动态适应机制，即通过弹性变形提供定向应力释放，避免应力过度集中。基于力学和几何设计构建出分形互联的特殊弹性形变的WS₂堆叠纳米片超结构，利用催化材料的动态形变促进复杂多相流环境中的传质，实现了电解质的快速吸收和气泡的高效释放。在阴离子交换膜电解槽中运行时，作为阴极催化剂的WS₂超结构具有优异的性能（η@1 A cm⁻² = 1.70 V），经历1000小时反应后，在工业级大电流密度（1 A cm⁻²）下保持良好的电催化活性，衰减率仅为9.67 μV h⁻¹。这项工作所展示的设计理念为能量转化器件的稳定运行提供了新思路，并进一步促进了WS₂超结构在工业电解槽中的应用。

柔性WS₂超结构的设计和原理示意图

我校赵强教授、刘淑娟教授和王龙禄副教授为该论文的共同通讯作者，2021级博士研究生解玲彬为该论文的第一作者。该工作得到了江苏省碳达峰碳中和科技创新专项等项目的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50117-2

(撰稿：王龙禄 编辑：徐伟 审核：李炳祥)