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1.文章导读

电解水制氢过程中，析氢电极表面生成的H₂气泡易在催化活性位点持续黏附与聚集，导致电极有效反应面积减少、传质阻力增加，并抑制电解液与催化位点之间的物质交换，最终降低电解水制氢效率。本工作创新设计了一种具有仿生结构的可堆叠三维制氢功能电极，并利用面投影微立体光刻（PμSL）3D打印技术和化学沉积实现精准制造。通过构建具有不对称润湿特性的仿生界面，实现了电解水H₂气泡的自主单向输运，有效降低了气泡覆盖效应，显著提升了电极传质效率和析氢性能。实验结果表明，该三维仿生功能电极展现出优异的电催化制氢性能，其电流密度分别达到相同催化表面积二维电极和一维平板电极的2.5倍和8倍；制氢收集效率较二维和一维电极分别提升53.9%和172.1%。进一步构建的400 cm²大幅面制氢反应器连续稳定运行超过一周，并兼具优异的安全性和耐久性，同时可与太阳能电池高效耦合，实现户外长期自供能制氢，为高效、规模化绿色制氢装备的发展提供了新的技术路径。