催化剂在电解水反应中起到关键作用，催化剂的使用能够降低HER和OER反应能垒。人们通过选择合适的材料、设计催化剂的微结构、改变各种工程化技术等方式能够增强催化剂的本征催化活性。但是，由于催化剂微结构、催化剂的维度、催化剂-电解液-气体的动态变化、表面化学性质、电极内的电子转移、电极的各个部件之间的电荷转移等导致电催化反应能量消耗的问题被人们忽略。开发具有大电流密度是绿氢制备的基本需求，这需要将本征催化活性转化为进行可持续进行大电流密度进行电催化。

有鉴于此，新南威尔士大学Sean Li、Wenxian Li等综述目前增强质量交换、电荷转移、降低电池内阻等减少能耗的方法，旨在实验室发展的高活性催化剂与工业应用之间建立桥梁，从包括催化剂结构设计、表面化学性质、催化剂-电极界面等方面进行讨论。对电解水领域的多级结构电极设计用于减少电解水能耗进行总结。

本文要点

(1)

这项综述从材料组装从而将高活性的材料构筑多级纳米结构，从而有助于电解水过程微环境的质量交换。催化剂的多级结构设计非常重要，这使得能够将不同功能的多个组分集成到一个材料，从而降低催化剂的能量消耗，增加电解水的能量效率。

(2)

总结了多级结构催化剂在降低能量消耗的各种方法，随后总结了各种多级结构设计，包括微孔、介孔、大孔、多级孔等孔结构。对纳米粒子之间的电荷转移与纳米粒子之间的化学键进行对照，对各种导电集流体在增加电极的电流密度进行讨论。从理论和实验角度对多级结构催化剂的设计面临的挑战问题进行特别介绍，比如功能结构的选择与组合，多孔微环境的表征，催化剂稳定性情况。

参考电竞投注官网

Wenxian Li, Yang Liu, Ashraful Azam, Yichen Liu, Jack Yang, Danyang Wang, Charles Christopher Sorrell, Chuan Zhao, Sean Li, Unlocking Efficiency: Minimizing Energy Loss in Electrocatalysts for Water Splitting, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202404658

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202404658