质子交换膜水电解（PEMWE）是绿色制氢的关键技术，非常契合可再生能源波动性。然而，PEMWE的高成本阻碍了其规模应用，这主要归因于阳极铱（Ir）基催化剂用量高。降低Ir用量的研究主要聚焦于两个方面：一是通过开发新型电催化剂来提升其本征活性；二是在构建纳米结构膜电极（MEA）提升催化剂利用率与电性能。

近期，中国科学院上海高等研究院绿色氢能与高效储能研究团队提出“锥状阵列+超薄Pt层+Pt纳米花”的多层级结构设计理念，通过纳米压印光刻、离子溅射和原位生长三步工艺精准构建，同时解决传统MEA导电性和传质受限两大核心痛点。超薄Pt层兼具双重功能：既能使面内导电性提升12.3倍，又作为成核位点诱导Pt纳米花生长，实现结构与性能的协同优化，进而实现超低Ir负载（0.096 mg cm⁻²）下的高性能，较传统MEA节省95%以上Ir，且在2.0 A cm⁻²下槽压（1.758 V）优于高Ir负载的传统MEA（1.797 V@ 2 mg cm^-2），为PEMWE的低Ir化应用提供了新思路。

该成果以“Engineering a Hierarchical Pt/IrO₂ Architecture with Tunable Hydrophilicity and High Conductivity for Ultralow-Ir-Loading PEM Water Electrolysis”为题发表在Advanced Functional Materials，论文第一作者为上海科技大学与上海高等研究院联合培养的董姝博士，王国樑副研究员和杨辉研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项以及中科院青年创新促进会等支持。

多级结构膜电极制备示意图与性能

原文链接：http://doi.org/10.1002/adfm.202522914