三维多孔镍泡沫作为高效集流体和结构基底，旨在最大化电化学性能。 它通过提供独特的开孔结构，显著增强了高熵氧化物催化剂的表面积、传质和导电性，从而克服了平面电极的物理限制。
核心要点： 镍泡沫通过同时解决三个问题，成为高性能电极的关键赋能者：它为催化剂负载提供了充足的空间，为气体和流体流动创造了通道，并确保了整个电极体积的低电阻导电连接。
性能增强机制
镍泡沫在加工高熵材料催化电极中的应用依赖于三个特定的物理特性。
增加几何表面积
该基底的主要物理优势在于其独特的开孔结构和高孔隙率。
与平面不同，这种三维晶格提供了巨大的几何表面积。这使得高熵氧化物催化剂的负载能力大大提高，确保了更多的活性位点可用于反应。
优化传质
对于析氧反应（OER）等反应，流体和气体的管理至关重要。
泡沫提供了光滑的通道，具有双重功能。它们促进电解质深入电极结构，同时为产生的氧气泡的快速逸出创造清晰的通道，防止活性位点被堵塞。
确保快速电流分布
催化剂的有效性受其与电源连接程度的限制。
镍泡沫创建了一个优良导电性的框架。这确保了电流在整个电极体积中快速均匀地分布，支持高电流密度输出，同时保持极低的过电位。
理解关键依赖性
虽然镍泡沫提供了显著的优势，但其性能严格依赖于其结构完整性的维持。
孔隙率与流动的平衡
电极的效率取决于通道的开放性。如果催化剂负载过密并堵塞了多孔结构，用于电解质渗透和气泡逸出的光滑通道将受到影响，从而抵消了泡沫的传质优势。
导电性与催化剂负载
该系统依赖于泡沫作为普遍的集流体。高熵氧化物与镍表面之间的界面必须保持稳健；氧化层粘附性差或过厚可能会阻碍镍泡沫旨在促进的快速电流分布。
为您的目标做出正确选择
在设计高熵材料电极时，请考虑镍泡沫的特定性能如何与您的性能目标保持一致。
- 如果您的主要重点是高反应速率： 利用泡沫的高孔隙率来最大化催化剂负载，确保每单位体积尽可能多的活性位点。
- 如果您主要关注析气反应的稳定性： 依靠泡沫的开孔结构来促进氧气泡的快速逸出，防止机械应力和表面遮蔽。
- 如果您主要关注能源效率： 利用泡沫优越的导电性来最小化过电位，并确保运行期间的均匀电流密度。
三维多孔镍泡沫不仅仅是催化剂的载体；它是电极流体和电气电路的活性组成部分。
总结表：
| 特性 | 在催化剂加工中的作用 | 主要优势 |
|---|---|---|
| 开孔结构 | 最大化催化剂负载能力 | 增加活性反应位点密度 |
| 多孔通道 | 促进电解质流动和气泡逸出 | 防止位点堵塞和传质损失 |
| 导电晶格 | 作为高效集流体 | 确保均匀电流和低过电位 |
| 3D 框架 | 为氧化物提供结构支撑 | 在高电流密度下保持电极完整性 |
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参考文献
- Chiung-Wen Chang, Shih‐Yuan Lu. High performance anion exchange membrane water electrolysis driven by atomic scale synergy of non-precious high entropy catalysts. DOI: 10.20517/energymater.2025.5
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
