综述：层状双氢氧化物（LDH）催化剂在高电流密度水电解中的工业应用

这篇综述系统阐述了层状双氢氧化物（LDH）作为高效电催化剂在工业级高电流密度（>500 mA/cm2）水/海水电解中的应用进展，重点剖析了其结构-活性关系、抗氯腐蚀机制及工业化设计策略（如质量传输优化、气泡管理），为开发替代贵金属（Pt/IrO2）的廉价催化剂提供了重要参考。

　　

结构特性与催化机制

层状双氢氧化物（LDH）的独特[Mg²⁺_1-xAl³⁺_x(OH)₂]??层状结构赋予其卓越的电子调控能力。通过Fe³⁺/Ni²⁺电子耦合效应，可精准调控氧析出反应(OER)中间体的吸附能，显著降低四电子转移过程的过电位。

海水电解挑战突破

针对海水中的0.5 M Cl^-环境，LDH通过构建局部碱性微环境抑制氯析出反应(CER)，其层间阴离子交换特性可选择性排斥Cl^-，在1 A/cm²下实现>1000小时稳定运行。

工业化设计策略

三维泡沫镍负载的CoFe-LDH通过分级孔隙结构优化气泡脱附，将500 mA/cm²下的槽压降低至1.82 V。表面硫化处理的NiFe-LDH形成金属硫化物保护层，使催化剂在80°C强碱电解液中寿命提升3倍。

降解机制解析

长期高电流运行会导致LDH层板金属溶出（如Co²⁺流失率>15%/100h），通过掺入CeO₂纳米颗粒可锚定活性金属，将衰减率控制在<2%/1000h。

未来发展方向

构建动态自修复LDH界面、开发膜电极一体化(MEA)组件、建立加速老化测试标准将成为推动实际应用的关键。值得注意的是，部分LDH体系在2 A/cm²下的能量转换效率已达78%，展现出替代传统PEM电解技术的潜力。