常焜，南京航空航天大學教授，博士生導師。2012年在浙江大學獲化學博士學位，導師：陳衛(wèi)祥教授。2012-2013年在加拿大西安大略大學材料工程系從事博士后研究，合作導師為加拿大皇家工程院院士孫學良教授。2018年加入南京航空航天大學材料學院工作。2023年12月，當選為歐洲工程院院士。主要從事功能納米材料的設計制備在化學能源儲存和轉換領域的研究工作。

吳忠?guī)?/span>，研究員、博士生導師、國家杰出青年科學基金獲得者、英國皇家化學會會士。2011年在中國科學院金屬研究所獲博士學位，2015年6月加入中國科學院大連化學物理研究所任職二維材料化學與能源應用研究組組長。主要致力于二維材料化學與微納電化學能源應用的基礎研究，包括微型儲能器件、超級電容器、先進電池等。特別是針對可穿戴和微電子系統(tǒng)儲能器件的國家重大需求，其在國際上較早開展了微型電化學能源材料與器件的系統(tǒng)研究。

在這里，作者報道了一種具有高度暴露的Ni-O-Ru單元的NiCr層狀雙氫氧化物（Ru_ldsNiCr-LDH）的持久活性催化劑，其中低負載量的Ru（0.32 wt%）被Ni和Cr精確地鎖定在缺陷晶格位點（Ru_lds）。Cr位點的電子平衡庫和嵌入CO₃^2-的Cl^–排斥，確保了Ni-O-Ru單元高度持久的活性。

研究表明，基于陰離子交換膜水電解（AEM-WE）的Ru_ldsNiCr-LDH‖Ru_ldsNiCr-LDH電解槽在電流密度為1000 mA cm^-2下表現(xiàn)出超穩(wěn)定的海水電解；采用Ru_ldsNiCr-LDH作為陽極和陰極，光伏-電解海水系統(tǒng)實現(xiàn)了17.73%的STH效率，相應的光電制氫（PVTH）效率為72.37%。

此外，作者還闡明了界面水解離-氧化的動力學演化機制，建立了界面水動力學行為與Ru_ldsNiCr-LDH催化水電解動力學、活性之間的關系。本工作是實現(xiàn)綠色氫氣經濟規(guī)模生產的突破性一步。

圖1：Ru_ldsNiCr-LDH的表征結果

圖2：Ru_ldsNiCr-LDH的結構分析

圖3：Ru_ldsNiCr-LDH的電催化性能

圖4：光伏電解系統(tǒng)的能級圖

圖5：Ru_ldsNiCr-LDH催化水電解過程中界面水的動態(tài)演化機制

綜上，這篇文章為經濟可行的綠色氫能生產提供了前瞻性方向，并為界面水解離氧化的動態(tài)演化機制提供了創(chuàng)新見解。

光電解系統(tǒng)有效地將可再生能源轉化為氫能，集成的持久性LDH基催化劑顯示出工業(yè)應用的潛力?；贏EM-WE系統(tǒng)的Ru_ldsNiCr-LDH‖Ru_ldsNiCr-LDH電解槽在電流密度為1000 mA cm^-2下實現(xiàn)了穩(wěn)定的堿性水和海水電解，對應的光電解系統(tǒng)展示了72.94%和72.37%的PVTH效率。

此外，對原子級缺陷工程和動態(tài)演化機制的基本理解將有助于合理指導持久活性催化劑的設計。因此，該光電解海水系統(tǒng)在實現(xiàn)經濟可行的綠色氫能生產方面具有巨大的工業(yè)潛力，能夠實現(xiàn)長期運行耐久性。

A 17.73% Solar-to-hydrogen Efficiency with Durably Active Catalyst in Stable Photovoltaic-electrolysis Seawater System,?Angewandte Chemie International Edition,?2024.