简单特氟龙涂层将氢气生产效率提升40%

特氟龙一种常见的防粘涂层，广泛用于炊具中，已被证明能够提高水电解槽中氢气生产的效率，约为40%。这一创新的关键在于对关键部件施加一种特殊涂层，防止氢气气泡附着，从而实现更顺畅的氢气释放。

由UNIST（蔚山科学技术院）能源与化学工程学院的Ryu Jungki教授和Lee Dong Woog教授领导的研究团队，通过在水电解槽的关键部件—多孔传输层（PTL）上喷涂聚四氟乙烯（PTFE），即常见的特氟龙涂层，显著提高了电解效率。该研究成果已发表在《Advanced Science》期刊，并被选为封面文章。

水电解槽通过电流分解水分子以产生氢气。在操作过程中，氢气会在电极的催化剂表面形成。然而，当氢气气泡粘附在催化剂表面时，它们会阻塞活性位点，导致反应受阻，进而减少了催化剂表面的有效区域，从而降低了效率。

为了应对这一问题，研究团队在PTL上涂覆了PTFE，这一材料广泛用于制作防粘炊具。通过简单的喷涂工艺，将PTFE涂层施加在PTL上，能够防止氢气气泡粘附在多孔结构上，使其更容易释放，并保持反应的顺畅进行。

值得注意的是，研究人员仅在PTL的顶部涂覆了PTFE，而底部则保持未涂层状态。由于PTL还负责为催化剂提供水分，限制涂层只覆盖顶部部分可以确保水流不受阻碍，同时使氢气气泡通过涂层部分顺利排出。这种设计在增强氢气去除的同时，也维持了水的供应。

结果显著，涂层PTL的电解槽与未涂层的电解槽相比，电流密度增加了40%，表明氢气生产速率提高了。此外，由氢气气泡积聚引起的电压升高也得到了显著降低，进一步提高了整体效率。

该涂层过程简单且可扩展，仅需喷涂涂层并进行热处理——不需要复杂的纳米制造或繁琐的制造步骤。研究团队成功地证明了能够对最大225平方厘米的PTL进行涂层，证明了该方法在实际应用中的可行性。

Ryu教授表示：“虽然通常认为增加PTL的亲水性有助于水的供应和效率，但我们的研究表明，疏水性特氟龙涂层实际上可以增强氢气的去除能力并提升整体性能。”

Lee教授补充道：“特氟龙是一种广为人知且易于获得的材料，使得这种方法容易被采用。由于现有的电解系统保持不变，应用这种涂层非常简单。除了水电解，这种方法还可以惠及其他涉及气体生成的电化学系统，如燃料电池和金属空气电池。”

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202508569

（素材来自：UNIST 全球氢能网、新能源网综合）