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：孙晓明 教授（国家杰青） 北京大学

研究方向：能源电催化

报告时间：2025年3月31日（星期一）上午11：00

报告地点：量子楼410报告厅

报告摘要：

本报告旨在从材料设计与界面润湿行为调控的基础科学问题出发，通过微纳结构优化，提升制氢效率。我们提出“异价离子互斥”策略，优化层状双氢氧化物（LDHs）电极材料，实现Fe³⁺、Al³⁺等M³⁺离子在Ni²⁺、Mg²⁺基体中的原子级分散，并通过引入V⁴⁺、Cr³⁺等高价态离子显著提升析氧（OER）活性。针对间歇性电解水工况中阴极氧化与卤素离子腐蚀问题，引入非金属物种（如磷）协同金属氧化物原位构建钝化层，有效缓解间歇性电解停机阶段的阴极失活。基于此开发的HER电催化剂在0.5 A cm⁻²下实现海水间歇性电解10,000小时，电压衰减率低于0.5% khr⁻¹。构建超疏气纳米阵列电极，将气泡脱离体积缩小至1/1000，电流上升速率提升60%，并揭示纳米气泡钉扎-上升模式与电流动力学的关联机制。通过阴离子工程，突破高盐（饱和NaCl）、高温（80 ℃）、大电流（1-2 A cm⁻²）极端工况限制，提高运行稳定性。基于以上研究，研制全球首个 MW级工业海水电解系统，并验证能效与稳定性。

报告人简介：

孙晓明，教授，博士生导师。2000年和2005年于清华大学化学系获理学学士和理学博士学位。2008年在Stanford University完成博士后研究回国，进入北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室工作。主要从事无机纳米材料化学研究，在电解水、燃料电池和气体超浸润电极器件领域取得系列进展。前已在Nature、Nat. Catal.、Nat. Commun.、Joule、Chem、JACS、Angew Chem、Adv Mater.等化学和材料类国际主流刊物以通讯作者发表论文180余篇，总引用30000余次；出版专著一本。申请国际专利8项，获授权2项；获国家发明专利授权40余项，超10项已经完成转化。现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。2011年获国家自然科学基金杰出青年基金资助，2019年获中组部万人计划领军人才。