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記者近日從海南大學(xué)獲悉，該校熱帶海洋工程材料及評價全國重點(diǎn)實驗室副教授饒鵬團(tuán)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(diǎn)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(jìn)功能材料》上。

當(dāng)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(yīng)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(jìn)程受限于析氧反應(yīng)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(yīng)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(jī)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(tuán)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(diǎn)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(yīng)機(jī)制從易失活的晶格氧氧化機(jī)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定性更優(yōu)的吸附演化機(jī)制，顯著提升了材料的穩(wěn)定性。進(jìn)一步的理論計算證實，鈷位點(diǎn)可優(yōu)化關(guān)鍵中間體在活性位點(diǎn)上的吸附行為，降低反應(yīng)決定速率步驟的能壘，進(jìn)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(yīng)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(jìn)程。