本文综述了溅镀技术制备电催化分解水（Electrocatalytic Water Splitting, EWS）电催化剂的最新进展，重点介绍了其相对于其他方法（如水热合成和滴铸）的明显优势。同时也讨论放大电解电池模块尺寸的挑战，并提供克服这些挑战的策略以及电催化剂未来产业发展方向。虽然溅镀法制备催化剂于碱性电催化水分解产氢方面取得了进展，但前瞻型的高性能电催化剂仍很少见，虽有许多碱性水电解产氢的研发，但前瞻型电池模块所需的轻量、小型化、高产氢率、长效性特性，所需可承载高电流密度的电催化剂并不多见。此综述文章，旨在呈现碱性水电解模块化的学术概况，也包括本研究团队近期的研究贡献。
实现高效的碱性EWS电催化剂其关键在于材料的选择和适当的成分比例。优异的电催化活性虽与纳米3D结构密切相关，但平滑的溅镀催化剂也可以通过添加原子级合金元素在来构建起电化学活性位点，实现高电催化活性。溅镀电催化剂有望在1000 mA/cm²以上长时间运行，而不会发生催化剂剥落和降解，在电流密度限制为500 mA/cm²的情况下，性能优于以粉体涂布型电极所建构的电池堆。于此高产业规格下，EWS电催化剂的设计和管理必须关注于高电流密度下的稳定性，才有机会开发产业所需的高效率与轻量化的碱性多层膜电极电池堆。基于以上考虑，Mo、Ni、Fe、V等元素的材料组合是未来应用较有前景的电催化剂。此外，于实现碱性EWS技术的研究，除了要放大电极的尺寸外，长效稳定性其测试前后的表征分析，如 SEM、TEM、XPS 和原位拉曼光谱，对于理解和鉴定活性材料与问题的改善甚为重要，旨在将实验室研究与产业应用相结合。
总体而言，薄膜溅镀技术是制备用于碱性EWS优异电极催化剂的一种前瞻性替代方案，具有微米级的厚度可实现模块轻量小型化，催化剂和支撑材有强大的附着力以实现长期稳定性，并具有满足工业需求的大规模生产能力。该技术还提供了一种无有害化学物、无溶剂和无废物的催化剂制备方法，为永续社会做出贡献。用于碱性水分解的溅镀电催化剂如能够产业化，可能是绿氢生产的一项里程碑。
论文信息Recent Progress of Electrocatalysts Made by Sputtering Technology for Electrocatalytic Water Splitting
Noto Susanto Gultom, Quoc-Nam Ha, Mikha Zefanya Silitonga, Dong-Hau Kuo
