高熵合金及高熵陶瓷在电解水中的应用进展

彭凯1，赵新怡1，陈子茜1，张旭海1，曾宇乔1，蒋建清1,2(1东南大学材料科学与工程学院)(2南京林业大学机电工程学院)

摘要：析氢、析氧的动力学过程迟缓，带来电解水制氢能效低、成本高的问题，给绿氢的大规模应用设置了严重障碍。开发具有低成本、高催化性能的催化材料，是突破这一瓶颈问题的关键环节。近年来，高熵材料因其优异的物理和化学性能在各领域受到广泛关注。高的混合熵可以赋予材料大的晶格畸变、显著的迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应，为催化剂的成分设计和性能提升提供了良好平台。高熵材料也因此开始在电解水制氢领域崭露头角，并迅速成为解决绿氢制备低能效问题的一种理想催化剂，是该领域当前的一个研究热点。鉴于此，本文综述了高熵合金和高熵陶瓷在电解水催化方面的研究现状。文章首先基于电解水反应机制，总结了高熵合金、高熵陶瓷催化剂的成分设计和结构调控策略，梳理了用于析氢和析氧催化的不同高熵合金、高熵陶瓷成分体系，介绍了高熵电解水催化剂的合成方法，并对其优缺点进行了评估，最后对该领域面临的挑战和未来发展方向进行了展望，以期为低成本、高性能高熵电解水催化剂的开发提供新思路，促进绿氢相关技术的研究和发展。

关键词：高熵合金；高熵陶瓷；电解水；析氢反应；析氧反应