近日，我校物理科学与技术学院许小勇教授研究团队在《Advanced Science》期刊发表了题为“Industrial Alkaline Electrolyzers Enabled by Interface-Engineered Cobalt Oxide Electrodes for High-Efficiency Water Splitting”的研究论文。该研究创新性地提出金属/半导体界面过渡层策略，构筑了高性能钴基纳米片电极，为开发下一代工业级碱水电解电极提供了新思路。

当前，碱性电解水制氢（ALK）技术占据全球绿氢生产的主要份额，其规模化应用的核心瓶颈在于运行电流密度低（通常仅200-500 mA cm⁻²），导致设备体积大、制氢成本高，这主要受限于商用雷尼镍析氢电极在高电流密度下性能不稳定且需要高过电位（300-500 mV）驱动。创新析氢电极在低过电位下实现高电流密度（>500 mA cm⁻²）的长效运行，是降低碱性电解槽成本、推动绿氢产业发展的关键。

团队研究人员针对这一挑战，创造性地设计并开发了一种基于界面工程的钴氧化物（Co₃O₄）电极。该电极采用可规模化生产的电镀技术，在廉价的镍丝网基底上原位构筑了具有独特“金属钴Co /Co₃O₄纳米片”过渡结构的催化层。研究发现，金属/半导体界面在施加电位下可引发“电荷雪崩效应”，实现电子的高效集中释放，促进高电流密度析氢反应，仅需207 mV的极低过电位即可驱动1 A cm⁻²的高电流密度。

团队将该电极成功应用于工业级10单元电堆电解槽进行验证。在工业条件（30% KOH，80-85°C）下，电解槽在2.0 V的低槽压下即可稳定输出高达1 A cm⁻²的电流密度，远超传统雷尼镍基电解槽（>2.06 V才能达到0.5 A cm⁻²），稳定运行超过1000小时（衰减率仅0.056 mV h⁻¹）。此外，该电极采用室温电镀技术制备，工艺简单、成本低廉、过程环保，具备大规模生产潜力。

物理科学与技术学院博士研究生李成以及硕士研究生罗旭宇、王颖为论文共同第一作者，许小勇教授和北京化工大学王维教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金等项目资助。