國(guó)家“十五五”規(guī)劃將氫能列為未來(lái)產(chǎn)業(yè)第一梯隊(duì)、新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)與能源轉(zhuǎn)型關(guān)鍵載體，并對(duì)可再生能源制氫（綠氫）提出了極具挑戰(zhàn)性且明確的降本要求：到2030年，綠氫終端用氫平均價(jià)格降至25元/kg以下。這將倒逼全產(chǎn)業(yè)鏈——從上游制氫到中游儲(chǔ)氫、運(yùn)氫，實(shí)現(xiàn)顛覆性的技術(shù)突破。對(duì)于質(zhì)子交換膜水電解（PEMWE）技術(shù)而言，Ir載量降低50%，則意味著膜電極（MEA）成本下降30-40%。但核心矛盾在于Ir載量降低后（≤0.5 mg_Ir?cm^-2），膜電極穩(wěn)定性將出現(xiàn)斷崖式下降。因此，PEMWE低Ir化進(jìn)程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于如何實(shí)現(xiàn)膜電極“低Ir載量+高穩(wěn)定性”的技術(shù)突破。

（1）直擊痛點(diǎn)：低Ir膜電極技術(shù)瓶頸

催化劑的衰減本質(zhì)上來(lái)源于金屬溶出與奧斯特瓦爾德熟化帶來(lái)的活性位點(diǎn)數(shù)量減少。而低Ir膜電極工況下，活性位點(diǎn)不足、局域電流/電位過(guò)載、界面失效等問(wèn)題加速驅(qū)動(dòng)了Ir的溶出與熟化，造成催化劑壽命縮短。

圖1.?高Ir/低Ir膜電極PTL、催化劑、質(zhì)子交換膜接觸狀態(tài)示意圖

活性位點(diǎn)不足：傳統(tǒng)技術(shù)路線下，單純降低膜電極Ir載量將導(dǎo)致活性位點(diǎn)數(shù)目驟減。而想要達(dá)到與高Ir載量相當(dāng)?shù)哪る姌O活性，則意味著單個(gè)活性位點(diǎn)的催化轉(zhuǎn)換頻率（TOF）將成倍增加。反應(yīng)物與反應(yīng)中間體對(duì)活性位點(diǎn)的攻擊加劇，不可避免地加速了催化劑的重構(gòu)與Ir的溶解過(guò)程，導(dǎo)致催化劑穩(wěn)定性惡化。

局域電流/電位過(guò)載：低Ir膜電極上的Ir位點(diǎn)易形成彼此分離的“孤島”，與高Ir載量膜電極相比，無(wú)法形成有效的催化劑電子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，造成大片的催化劑“死區(qū)”與“過(guò)載區(qū)”。局域電流/電位過(guò)載造成的局域熱效應(yīng)、活性位點(diǎn)損失等問(wèn)題對(duì)質(zhì)子交換膜與催化劑結(jié)構(gòu)均造成持續(xù)破壞，從而導(dǎo)致性能的持續(xù)下滑。

界面失效：低Ir載量膜電極的催化層與質(zhì)子交換膜、多孔傳輸層之間的結(jié)合力大幅減弱，界面電阻急劇上升，形成“電阻升高→局域電壓升高→降解更快”的惡性循環(huán)。

（2）YHKC創(chuàng)新破局：0.5 mg cm^-2低Ir載量下的超高穩(wěn)定性

寧波中科科創(chuàng)依靠自主技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出全新的多孔IrO₂納米網(wǎng)絡(luò)。連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)打通了低Ir膜電極上的電子傳導(dǎo)通路，成功將PEM膜電極上的Ir載量降至0.5 mg cm^-2。YHKC-IrO₂納米網(wǎng)絡(luò)催化劑在0.5 mg cm^-2的低Ir負(fù)載下的膜電極活性與1 mg cm^-2的高Ir負(fù)載相當(dāng)，2 A cm^-2電流密度下的電池電壓僅相差4 mV。更值得一提的是，在長(zhǎng)達(dá)2000小時(shí)的恒流測(cè)試中，YHKC-IrO₂納米網(wǎng)絡(luò)催化劑的衰減率僅為2.3 μV h^-1。在客戶端試用亦表現(xiàn)出優(yōu)異的活性與穩(wěn)定性。YHKC-IrO₂納米網(wǎng)絡(luò)不以犧牲可靠性為代價(jià)將膜電極Ir載量降低50%，實(shí)現(xiàn)了“低Ir載量+高穩(wěn)定性”的技術(shù)突破。

圖2.?YHKC-IrO₂納米網(wǎng)絡(luò)催化劑部分自測(cè)數(shù)據(jù)與客戶端反饋數(shù)據(jù)