山西
绿色氢能的实用化面临储存、运输和处理的重大挑战，这促使人们开发氢载体。氨因其高氢含量（17.6 wt%）和成熟的储运基础设施，成为一种有前景的氢载体选择。然而，传统的氨裂解制氢需要高温（>400°C）和高压，能耗高且只适合集中式大规模供应。
开发在温和条件下（<100°C，常压）运行的分散式氨分解策略，对于离网应用和补充集中式裂解系统具有重要意义。电化学氨分解耦合氨氧化反应（AOR）和析氢反应（HER），为此提供了一条有前景的途径。
然而，AOR催化剂的中毒问题长期制约着该技术的发展。研究表明，AOR中间体（如吸附的N*和NOx*物种）会强吸附在催化剂表面，阻断活性位点；同时，贵金属催化剂的表面氧化也会导致活性丧失。
虽然脉冲伏安法等策略可通过定期将电位降至还原区来再生催化剂，但这些方法本质上是间歇性的，会降低平均电流密度，且长期稳定性仍不理想（约2小时后仅保留30%初始活性）。因此，开发能够连续运行且保持高电流密度的新策略，是实现氨分解技术实用化的关键。
近日，上海交通大学的邬天择、新加坡南洋理工大学的徐梽川在Nature Catalysis发表了题为"Ammonia splitting with electrode alternating for durable hydrogen production"的研究论文。
核心亮点
1. 提出电极交替（EA）新策略，实现AOR催化剂原位再生，突破传统脉冲法的间歇性限制，维持连续氢气生产
2. 筛选出Pt催化剂，兼具高本征活性、可逆氧化还原特性及优异的抗腐蚀性能，满足EA策略的五项关键原则
3. 优化步长时间与电压参数，在±0.7 V、2分钟步长下实现99.5%的氢气法拉第效率，平衡氢气损失与催化剂中毒
4. 构建膜电极组件（MEA）原型，在~2 A cm⁻²高电流密度下稳定运行超过1000小时，显著优于传统电解方法
5. 将氨分解制氢成本降至约1美元/kg H₂，显著推进了氨作为氢载体的实用化进程，为分布式绿色氢能经济提供可行方案
图1 |AOR电催化剂的再生机制与理论计算
该研究展示了一种电极交替策略，通过原位再生中毒催化剂实现了持久的氨分解制氢。该策略克服了AOR电流密度和稳定性的长期限制，通过周期性切换电极极性，使一个电极进行氨氧化反应的同时，另一个电极通过阴极还原实现催化剂再生，从而维持连续氢气生产。
通过优化步长时间和电压参数，该团队成功最小化氢气损失并最大化产率。Pt/C催化剂因其适中的脱氢/二聚化能垒、高表面氧化电位、优异的再生能力和抗腐蚀性被选中。
膜电极组件原型在约2 A cm⁻²的高电流密度下稳定运行超过1000小时，将制氢成本降至约1美元/kg H₂，显著推进了氨作为实用氢载体的潜力，为分布式绿色氢能经济提供了可行路径。
Ammonia splitting with electrode alternating for durable hydrogen production,Nature Catalysis,2026,DOI:10.1038/s41929-026-01554-3
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