An Atomic-to-Macroscale Assembled Ni/MoO2 Electrode for High-Efficiency and Long-Life Hydrogen Production.
高効率・長寿命水素生成のための原子からマクロスケールまで組み立てられたNi/MoO2電極 (AI 翻訳)
Shan Jiang, Wei Hu, Shizheng Zhou, Linfeng Yu, Liang Luo, Yunlong Zhang, Qiao Zhao, Zhibin Yu, Wei Liu, Xiaoming Sun, Liang Yu, Yanting Liu, Dehui Deng
🤖 gxceed AI 要約
日本語
この研究では、アルカリ水電解によるグリーン水素製造を効率化するために、原子レベルのヘテロ界面と3段階（ナノ・ミクロ・マクロ）の多孔性を持つNi/MoO2集積電極を開発した。この電極は1 A cm-2で145 mVの過電圧を達成し、市販Pt/Cより優れ、3500時間以上の安定動作を示す。工業条件下でも低エネルギー消費（4.3 kWh Nm-3 H2）で1000時間以上の耐久性を実証しており、実用化への貢献が期待される。
English
This study develops an integrated Ni/MoO2 electrode with atomic heterointerfaces and hierarchical porosity for efficient alkaline water electrolysis. The electrode achieves a low overpotential of 145 mV at 1 A cm-2 (vs. 300 mV for Pt/C) and stable operation for over 3500 h. Under industrial conditions, it delivers 1.80 V cell voltage with 4.3 kWh Nm-3 H2 energy consumption and >1000 h durability. The work provides a promising electrode design for cost-effective green hydrogen production.
Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.
📝 gxceed 編集解説 — Why this matters
日本のGX文脈において
日本は水素社会実現に向け、グリーン水素の低コスト製造技術を重要視している。本研究で開発された高効率・長寿命電極は、日本の水素戦略に直結する要素技術であり、実用化に向けた有力な選択肢を提供する。
In the global GX context
Globally, the paper advances the state-of-the-art in alkaline water electrolysis, a key technology for green hydrogen production. The demonstrated performance and durability under industrial conditions address major barriers to commercialization, making it relevant for global energy transition efforts.
👥 読者別の含意
🔬研究者:Provides a new electrode design strategy combining atomic-scale heterointerfaces with hierarchical porosity for enhanced HER performance.
🏢実務担当者:Offers a practical electrode that can reduce energy consumption and improve durability in industrial electrolyzers, potentially lowering green hydrogen production costs.
🏛政策担当者:Highlights the technological progress in hydrogen production, supporting policies that aim to scale up green hydrogen.
📄 抄録（日本語訳）
高電流密度アルカリ水電解用の高活性かつ耐久性に優れた電極の開発は、費用対効果の高いグリーン水素製造を前進させる上で極めて重要である。本稿では、高性能水素発生のための三階層（ナノ-マイクロ-マクロ）多孔性を有する豊富な原子ヘテロ界面を備えた、集積型Ni/MoO2電極の原子スケールからマクロスケールへの構築について報告する。この電極は、1 M KOH中、1 A cm-2において145 mVの過電圧を示し、市販のPt/C触媒の300 mVよりも著しく低く、3500時間以上にわたって安定した動作を維持する。アルカリ電解槽内での実用化では、工業条件（≥85 °Cで30 wt % KOH）において、1 A cm-2でセル電圧1.80 V、エネルギー消費量4.3 kWh Nm-3 H2を達成し、動作耐久性は1000時間を超える。特性評価と理論解析により、水電解に対する三重増強効果が解明された：(i) NiからMoO2への界面電子移動がH*吸着を適度に弱め、NiサイトでのH2脱離を促進し、それによって本質的活性を高める；(ii) 親水性MoO2コーティングを備えた三階層階層多孔性が、気泡剥離と電解質浸透を相乗的に加速し、物質移動を強化する；(iii) 強いNi-MoO2電子相互作用と電極骨格との堅牢な一体化が、構造安定性を大幅に強化する。
AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。
📄 Abstract（原文）
Developing highly active and durable electrodes for high-current-density alkaline water electrolysis is crucial for advancing cost-effective green hydrogen production. Herein, we report an atomic-to-macroscale assembly of an integrated Ni/MoO2 electrode possessing abundant atomic heterointerfaces with triscale (nano-micro-macro) porosity for high-performance hydrogen evolution. The electrode delivers an overpotential of 145 mV at 1 A cm-2 in 1 M KOH, markedly lower than the 300 mV of commercial Pt/C catalysts, while maintaining stable operation for over 3500 h. Practical application within an alkaline electrolyzer achieves a cell voltage of 1.80 V with an energy consumption of 4.3 kWh Nm-3 H2 at 1 A cm-2 under industrial conditions (30 wt % KOH at ≥85 °C), and operational durability exceeds 1000 h. Characterization and theoretical analysis elucidate a triple-enhancement effect on water electrolysis: (i) interfacial electron transfer from Ni to MoO2 moderately weakens H* adsorption and promotes the H2 desorption on the Ni sites, thereby boosting the intrinsic activity; (ii) triscale hierarchical porosity with hydrophilic MoO2 coating synergistically accelerates bubble detachment and electrolyte permeation, thereby enhancing mass transfer; and (iii) the strong Ni-MoO2 electronic interaction and their robust integration with the electrode skeleton significantly strengthen structural stability.
🔗 Provenance — このレコードを発見したソース
- semanticscholar https://doi.org/10.1021/jacs.5c21735first seen 2026-06-12 05:58:50 · last seen 2026-07-06 05:18:10
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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。