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随着可再生能源成本的不断下降，电解水制氢逐渐成为氢气的重要来源之一。然而，传统电解体系中阳极析氧（OER）过程较为缓慢，导致的高能耗仍然是限制其规模化应用的重要因素。相比之下，电解水制氢与有机分子氧化（如甘油电催化氧化，GER）耦合，不仅可以有效降低系统能耗，还能在阳极产生高附加值产物，从而提升整体经济效益。

近日，中国科学院上海高等研究院（以下简称“上海高研院”）唐志永团队在碱性电解系列研究（Nano Energy 102 (2022) 107615，Int. J. Hydrogen Energy 64 (2024) 476–486，Physics of Fluids 35(2) (2023) 022001，Energy Convers. Manage. 315 (2024) 118747）的基础上，基于电沉积技术研究开发了用于甘油电催化氧化（GER）的阳极电极。相关工作以“3D-Printed Hierarchical Nanostructured N-Co₂NiO₄ NF Electrode for E?cient Concurrent Electrocatalytic Production of Hydrogen and Formate”为题发表在Small上。

研究者通过电沉积、DMF改性等工序在Ni-YSZ基底上成功制备了自支撑N-Co₂NiO₄ NF电极。该电极的层状N-Co₂NiO₄ NF纳米片阵列和非晶氮掺杂之间的协同效应显著增强了阳极GER。三电极体系测试结果显示，该电极在1 M KOH+0.1 M甘油溶液中，仅需1.07 V和1.183 V即可驱动10和50 mA cm^-2的GER反应，表明其具有较高的催化活性，可以与目前文献报道的最先进的非贵金属催化剂相媲美。此外，构成的双电极电解槽（N-Co2NiO4 NF//NiS-Co-NiP）也显示出卓越的性能，仅需超低电压1.24和1.55 V即可提供10和200 mA cm^-2，同时表现出出色的法拉第效率（97%）和高耐久性（120小时）。这项研究为制造高性能非贵金属GER电催化剂提供了一条优选路径，为减低碱性电解水过程的总电耗并副产高附加值化学品铺平了道路。

论文的第一作者为上海高研院24届毕业生韩兆璟博士和在读博士生陶瀚文，通讯作者为上海高研院唐志永研究员和张洁研究员。该团队专注于氢能领域相关的材料、器件及系统的研发与应用，致力于推动氢能技术的创新，解决氢能产业化过程中面临的关键技术瓶颈，提升氢能制备、储存、转化和利用的效率。该工作得到了国家重点研发计划（2021YFA1500900）、国家自然科学基金（22108288, 22278418, 22232003）以及壳牌前瞻科学项目（No. PT19253）的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202407349