电催化水分解已成为大规模生产绿色氢的关键方法，构建高效、耐用且低成本的电催化剂，用于高电流密度下的析氢反应（HER），是水分解实际工业应用的前提。
2025年3月5日，河南科技大学魏世忠、张玢，扬州大学庞欢在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为《Research Progress of Non-Noble Metal-Based Self-Supporting Electrode for Hydrogen Evolution Reaction at High Current Density》的综述论文，Xiaoqian Shi、Wenjing Gu为论文共同第一作者，魏世忠、张玢、庞欢为论文共同通讯作者。
魏世忠，教授（二级），博士生导师，河南科技大学副校长，第十三届全国政协委员。西安交通大学博士研究生毕业，国务院政府特殊津贴专家，“百千万人才工程”国家级人选、国家有突出贡献中青年专家，河南省“中原学者”，湖北省“楚天学者”，河南省杰出专业技术人才，河南省科技创新杰出人才，河南十大科技创新人物，河南省自主创新十大杰出青年。
魏世忠教授发表论文301篇，其中SCI/EI收录125篇，授权专利39项，出版专著5部；作为第一完成人获国家科学技术进步二等奖2项，中国机械工业科学技术进步一等奖2项，中国有色金属工业科学技术奖一等奖1项，河南省科学技术进步一等奖1项，省部级科技进步二等奖3项；作为主要完成人获省部级科技进步奖6项；完成省部级成果鉴定及成果评价21项。
张玢，博士，2011年学士毕业于河南科技大学材料学院，2013年硕士毕业于先交通大学，2021年博士毕业于清华大学材料学院，现于河南科技大学材料学院就读师资博士后。
张玢在Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、Nanoscale等杂志上发表多篇文章，且获得多项授权专利。
庞欢，二级教授，教育部青年长江学者、新世纪优秀人才；江苏省杰出青年；英国皇家化学学会会士；全球高被引学者。兼任《国家科学评论》学科编辑组成员；Nano Research、Rare Metals等期刊编委。
庞欢教授在纳米MOF合成、应用领域总发表论文被他人正面引用>35000次，H>100。相关研究获教育部《高等学校科学研究优秀成果奖》一等奖、二等奖。近五年以通讯作者在 《国家科学评论》、Adv. Mater.、Nature Comm. 、JACS、Angew. 等高质量期刊发表100余篇论文。
近年来，由于非贵金属基自支撑电极具有高成本效益、金属基底导电性强、催化剂与金属基底界面结合牢固以及机械稳定性强的特点而被探索用于高电流密度应用。
在本综述中，作者对近年来报道的基于非贵金属（镍、铁、铜、钴、钛、钼及其合金）的自支撑电极在高电流密度下的应用进行了全面总结、分类和讨论。
作者提出了五种基本设计原则，包括高内在活性、丰富的活性位点、快速电子转移、快速质量传递和强机械稳定性，以实现高性能电催化剂在高电流密度下的应用。
此外，作者还讨论了包括杂原子掺杂、形态工程、界面工程、相工程和应变工程在内的各种改性策略，以提高基于金属的自支撑电极的催化活性和耐久性。
最后，作者讨论了未来在高电流密度下设计高效稳定电极的挑战和前景。这一全面概述将为绿色氢气生产的发展提供宝贵的见解和指导。
图1：HER中催化剂的本征活性、电子转移和质量传输过程的示意图
图2：通过异质原子掺杂和界面工程优化催化剂性能的示意图
图3：通过界面工程和应变工程优化催化剂性能的示意图
综上，作者总结了非贵金属基自支撑电极在高电流密度（HCD）下的析氢反应中的研究进展，重点探讨了镍（Ni）、铁（Fe）、铜（Cu）、钴（Co）、钛（Ti）、钼（Mo）及其合金基底的电极材料，并提出了高本征活性、丰富活性位点、快速电子转移、快速质量传输和强机械稳定性等五大设计原则，以指导高性能HER电极的开发。
该研究为开发高效、低成本、耐用的非贵金属基HER电极提供了理论指导和实践参考，有助于推动绿色氢气生产的工业化应用。为大规模绿色氢气生产提供了新的思路和方法，特别是在高电流密度下，非贵金属基电极展现出巨大的应用潜力。
Research Progress of Non-Noble Metal-Based Self-Supporting Electrode for Hydrogen Evolution Reaction at High Current Density， Adv. Funct. Mater. (2025), https://doi.org/10.1002/adfm.202423760.