用于提高能量效率的水电解一体化电极及单一热分解工艺已被开发出来。
韩国研究财团于13日表示，由Incheon National University教授 Kwon Ojung、Sungkyunkwan University教授 Kim Myeongjun、Seoul National University教授 Sung Yeong Eun 组成的联合研究团队，开发出了在用于制氢的水电解技术中，在高电流区间也能提高能量效率的电极及工艺。
水电解技术是通过对水进行电分解来生成氢气的技术，可将电能转化为化学能并实现储存。
在这一技术中，负责氢气生成反应和氧气析出反应的电极，只有在水（反应物）与氧气（生成物）向相反方向移动的情况下，才能保持反应顺利进行。
但这两种相彼此具有阻碍对方流动的特性，从而带来削弱水电解性能的缺点。这种特性在高电流区间会更为明显。因此，在利用水电解技术时，有必要开发一种既能提高反应活性，又能促使水和氧气顺畅迁移的新型电极。
联合研究团队顺应这一需求，提出通过一体化电极结构在高电流下实现高效率、弥补既有缺陷的方法，开发出了多孔传输层与催化层一体化电极以及单一热分解工艺。
所谓多孔传输层，是指在进行水电解时一边传导电流，一边同时实现氧气排出和水供应、具有多孔结构的钛毡（Ti felt）。
一体化电极具有催化剂能够在多孔传输层表面均匀分布的优点，但由于表面积不大，可负载的催化剂量受到限制，这是其缺点。
联合研究团队克服了这一一体化电极的缺点。为扩大电极表面积，他们在多孔传输层上形成了带有棋盘格图案的多孔碳载体，并制备了不仅分布在表面、也能均匀分布到载体内部的催化剂，使得即便表面碳被烧蚀，内部的催化剂仍能持续暴露，从而维持活性。
此时，催化层会一直延伸到多孔传输层内部并均匀形成，但又不会堵塞多孔传输层的孔隙，使得氧气可在整个电极上均匀生成，同时保证水的顺畅供应。
联合研究团队表示，这一原理使得在高电流区间也能获得优异的水电解性能。实际上，研究团队通过实验证明，即使用少量贵金属催化剂也能保持高活性，并在高电流区间实现顺畅的物质传输。
此次开发的一体化电极有望应用于电化学系统。
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另外，联合研究团队在科学技术信息通信部和韩国研究财团推进的中坚研究、优秀新进研究项目的资助下开展了本次研究。研究成果发表于能源材料领域国际学术期刊《Advanced Energy Materials》8月29日在线版。
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