特氟龍一種常見的防粘涂層，廣泛用于炊具中，已被證明能夠提高水電解槽中氫氣生產(chǎn)的效率，約為40%。這一創(chuàng)新的關(guān)鍵在于對(duì)關(guān)鍵部件施加一種特殊涂層，防止氫氣氣泡附著，從而實(shí)現(xiàn)更順暢的氫氣釋放。

由UNIST（蔚山科學(xué)技術(shù)院）能源與化學(xué)工程學(xué)院的Ryu Jungki教授和Lee Dong Woog教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)在水電解槽的關(guān)鍵部件—多孔傳輸層（PTL）上噴涂聚四氟乙烯（PTFE），即常見的特氟龍涂層，顯著提高了電解效率。該研究成果已發(fā)表在《Advanced Science》期刊，并被選為封面文章。

水電解槽通過(guò)電流分解水分子以產(chǎn)生氫氣。在操作過(guò)程中，氫氣會(huì)在電極的催化劑表面形成。然而，當(dāng)氫氣氣泡粘附在催化劑表面時(shí)，它們會(huì)阻塞活性位點(diǎn)，導(dǎo)致反應(yīng)受阻，進(jìn)而減少了催化劑表面的有效區(qū)域，從而降低了效率。

為了應(yīng)對(duì)這一問題，研究團(tuán)隊(duì)在PTL上涂覆了PTFE，這一材料廣泛用于制作防粘炊具。通過(guò)簡(jiǎn)單的噴涂工藝，將PTFE涂層施加在PTL上，能夠防止氫氣氣泡粘附在多孔結(jié)構(gòu)上，使其更容易釋放，并保持反應(yīng)的順暢進(jìn)行。

值得注意的是，研究人員僅在PTL的頂部涂覆了PTFE，而底部則保持未涂層狀態(tài)。由于PTL還負(fù)責(zé)為催化劑提供水分，限制涂層只覆蓋頂部部分可以確保水流不受阻礙，同時(shí)使氫氣氣泡通過(guò)涂層部分順利排出。這種設(shè)計(jì)在增強(qiáng)氫氣去除的同時(shí)，也維持了水的供應(yīng)。

結(jié)果顯著，涂層PTL的電解槽與未涂層的電解槽相比，電流密度增加了40%，表明氫氣生產(chǎn)速率提高了。此外，由氫氣氣泡積聚引起的電壓升高也得到了顯著降低，進(jìn)一步提高了整體效率。

該涂層過(guò)程簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展，僅需噴涂涂層并進(jìn)行熱處理——不需要復(fù)雜的納米制造或繁瑣的制造步驟。研究團(tuán)隊(duì)成功地證明了能夠?qū)ψ畲?25平方厘米的PTL進(jìn)行涂層，證明了該方法在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。

Ryu教授表示：“雖然通常認(rèn)為增加PTL的親水性有助于水的供應(yīng)和效率，但我們的研究表明，疏水性特氟龍涂層實(shí)際上可以增強(qiáng)氫氣的去除能力并提升整體性能?！?/p>

Lee教授補(bǔ)充道：“特氟龍是一種廣為人知且易于獲得的材料，使得這種方法容易被采用。由于現(xiàn)有的電解系統(tǒng)保持不變，應(yīng)用這種涂層非常簡(jiǎn)單。除了水電解，這種方法還可以惠及其他涉及氣體生成的電化學(xué)系統(tǒng)，如燃料電池和金屬空氣電池?！?/p>

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202508569

（素材來(lái)自：UNIST 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）