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記者近日從海南大學獲悉，該校熱帶海洋工程材料及評價全國重點實驗室副教授饒鵬團隊基于等離子體轟擊技術(shù)，創(chuàng)新性地將原子級分散的鈷位點錨定于二氧化釕表面，實現(xiàn)質(zhì)子交換膜水電解高效可持續(xù)制氫。相關(guān)研究成果已發(fā)表在材料領(lǐng)域期刊《先進功能材料》上。

當前電解水制氫領(lǐng)域存在兩方面問題：一方面，質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)因具有產(chǎn)氣純度高、響應速度快等優(yōu)勢，被視為大規(guī)模生產(chǎn)綠色氫能的潛力路徑，但其商業(yè)化進程受限于析氧反應催化劑成本高、穩(wěn)定性差等核心瓶頸；另一方面，二氧化釕憑借優(yōu)異的氧析出反應活性及相對較低的成本備受行業(yè)關(guān)注，然而傳統(tǒng)釕基氧化物催化劑所遵循的晶格氧化機制會生成氧空位，這一缺陷制約了其穩(wěn)定性。

為破解這一難題，研究團隊通過等離子體轟擊技術(shù)，成功制備了表現(xiàn)出優(yōu)異穩(wěn)定性的單原子鈷載二氧化釕催化劑。鈷位點的引入不僅有效降低了晶格氧遷移率，還抑制了局部氧化態(tài)轉(zhuǎn)移，減少了活性組分的流失與結(jié)構(gòu)劣化，從而有效將反應機制從易失活的晶格氧氧化機制，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定性更優(yōu)的吸附演化機制，顯著提升了材料的穩(wěn)定性。進一步的理論計算證實，鈷位點可優(yōu)化關(guān)鍵中間體在活性位點上的吸附行為，降低反應決定速率步驟的能壘，進而提升析氧性能。

饒鵬表示，該催化劑可在較低槽電壓下實現(xiàn)高效穩(wěn)定的電解水制氫性能。這一成果為制造穩(wěn)定且高活性的釕氧化物基析氧反應催化劑奠定了基礎(chǔ)，將有助于降低電解水制氫成本，并推動質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)的商業(yè)化進程。