随着国家双碳战略目标要求，具有高能量密度的氢能成为未来的发展方向。在众多制氢方法中，基于可再生能源的电解水制氢是真正无碳的选择。然而过高的能耗成本严重阻碍着电解水制氢的进一步发展。其突破口在于开发高性能、低成本、高稳定性的催化剂，从而降低电解过程的能耗以及对贵金属的依赖。因此，中航久远科技（北京）有限公司与重庆大学制氢催化课题组签署合作协议。根据协议，双方将共同开发建立一套50标立方/小时的水电解制氢中试线。重庆大学制氢催化课题组主要负责技术支持和制氢催化剂的研发，中航久远科技（北京）有限公司主要负责中试线的建设。

氢气因其高能量密度（142.351 MJ·kg-1）和在能量转换、使用过程中无CO2排放，被认为是替代化石燃料的有效能源之一，为能源危机和环境污染的解决提供了极具潜力的应对措施。氢气根据生产手段的不同分为“绿氢”、“蓝氢”和“灰氢”。其中“灰氢”的产量占氢气总产量的95%以上，是最主要的氢气来源，它主要通过天然气等化石燃料转换得到，这一过程不仅难以获得高纯氢气，还不可避免的会产生温室气体和污染物的排放，完全有悖于氢气作为无污染新能源的本意。相比之下，电催化水分解制氢技术在处理效率、与可再生能源相容性和碳中和性方面都远远优于传统的石油化工技术，但通过低碳和环保的电催化水分解制氢技术生产的“绿氢”仅占氢气总产量的4%，在推广和应用方面仍然面临着难以解决的困境，主要原因是催化剂依赖贵金属而且催化性能差导致电解效率低。因此研发高性能电解水制氢催化剂成为氢能领域的八大“卡脖子”技术之一。

电解水是指水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气，分别从电解槽阳极和阴极析出，现阶段根据电解槽中电解质种类、工作状态和电解槽隔膜材料可将电催化水分解体系分为碱性水电解体系（AE）、质子交换膜水电解体系（PEM）和固体氧化物水电解体系（SOEC）。整个电解水过程由两个半反应组成，即在阴极上进行的水还原反应和在阳极上进行的水氧化反应，因伴随着氢气和氧气的形成，它们也被称为析氢反应（Hydrogen evolution reaction，HER）和析氧反应(Oxygen evolution reaction，OER)。提高电解水效率的核心是使用性能优异的电催化剂或电极来获得低的过电位和高的电流密度。贵金属及其氧化物（Pt、Pd、IrO2和 RuO2等）具有优异的电催化活性和稳定性，但它在实际生产的大电流应用下往往需要更大的负载量，这导致绿色氢气的生产价格非常高，使得电解水制氢技术难以规模化应用，市场占有率低。因此，开发低成本、高活性且高稳定的水分解电催化剂是实现氢气高效与可持续生产的核心。近年来，以铁、钴、镍为代表的过渡金属及其化合物凭借丰富的资源储备和高HER/OER活性，逐渐成为研究的热点。然而，这些材料普遍通过原位生长技术或粘结剂负载于载体或导电基体表面，这就导致这些材料在工业化大电流条件下极不稳定，限制了过渡金属基催化剂在工业中的实际应用。更重要的是，已报道的催化剂制备方法普遍存在过程繁琐、产量低、重复性差等问题，并不适合工业电极材料的生产应用。因此，寻找具有低成本、高催化性能、易于大规模制备的电催化剂，实现催化剂和电极的一体化制备，是降低工业化水电解成本和推动绿氢发展的关键环节。