由可再生电力驱动的电催化HER为生产清洁氢提供了一种可扩展的解决方案。研究人员已经投入了大量努力来提高HER效率，例如通过优化间隙带、电子结构或表面形态来探索优异的电催化剂。然而，由于电极表面气泡造成的质量传输限制，导致较大的过电位，显著阻碍HER反应效率。
为了减少反应过电位，电化学系统中的气泡动力学仍然是一个热门的研究领域。特别是，已经开发了主动气泡分离方法(包括能量输入)，如流动电池、磁场、超声场，以避免气泡粘附在电极上。最近在润湿性工程方面的进展使得被动气泡分离方法(无需能量)的开发成为可能，如超疏氧修饰和运输策略，这些方法有助于快速去除气泡。但是，调节气泡层和溶解H2诱导的过电位仍然是一个挑战。
在自然界中，沙漠甲虫可以利用其独特的疏水/亲水结构有效地收集和运输雾水。受此启发，北京航空航天大学于存明、刘克松和中国科学技术大学Zhang Chunhui等设计了一种非均质电极(DBHE)，它由超疏气(SAB)催化剂点组成，且周围环绕着超亲气(SAL)涂层。当H2气泡在电催化点区域形成时，它们可以被及时转移到相邻的超亲气涂层中去除。此外，覆盖SAL区域的气垫与环境空气相连，显著减少了扩散距离，从而增强了溶解H2的扩散。因此，气态和溶解的H2的质量传递都得到了促进。
随后，研究人员利用松形铂(Pt)进行概念验证实验。与传统的纳米松形Pt电极相比，DBHE_Pt在电流密度为-500 mA cm-2时的质量传输过电位降低约70%。同时，DBHE_Pt在-500 mV时可实现超高电流密度(-1252 mA cm-2)，与常规纳米Pt电极(-408.5 mA cm-2)相比，电流密度增加了约200%。值得注意的是，DBHE与多种催化剂兼容，包括Re-Co、Co-Cu、Co-Mo、Cu-Mo、Ni-MoCo-Mo、Cu-Mo和Ni-Mo，所有这些催化剂的电流密度都比其常规电极结构至少增加了200%。
总的来说，该项研究提出了一种实用且适应性强的方法，通过增强电极界面处的H2质量转移来提高HER性能，这为开发气体相关电极提供了思路。
Desert beetle inspired heterogeneous electrode for large current density hydrogen evolution reaction. Advanced Functional Materials, 2025. DOI: 10.1002/adfm.202425150