在“麻球”上“种芝麻”，我科学家突破绿氢生成效率-k8凯发

复旦大学张波、徐一飞、段赛、徐昕合作团队通过创造性的熟化诱导嵌入方法，合成了具有极高催化活性和稳定性的铱/铈嵌入式负载催化剂，在减少贵金属用量的同时显著提高了绿色氢气的生成效率，为绿色氢能的可持续发展奠定了新基础。相关研究成果于2月14日发表在《科学》上。

在绿氢的生产过程中，pemwe电解水技术是当前最为前沿的技术之一。pemwe依赖于析氧反应催化剂，这一催化过程的效率直接决定了整个电解水反应的能效与经济性。

目前，铱和其氧化物是唯一可以在pemwe阳极的强酸性环境下稳定工作的催化剂，但其高昂的成本和稀缺性限制了其大规模应用。此外，现有的铱基催化剂因催化活性和稳定性有限，尚无法满足未来绿氢产业的需求。

这是因为现有的催化剂看上去就像我们早餐吃的麻球，麻球表面的芝麻就是氧化铱，正是这些芝麻在发挥催化作用。张波打比方说，但这种结构就导致电解水制氢过程中会产生大量气泡，不断冲刷催化剂，使得芝麻易脱落。

如何才能让芝麻不容易脱落?张波想到了牙齿：牙齿是种在牙床上的，如果把芝麻一半嵌在麻球里，一半露在外面，那么气泡再冲刷，芝麻也不会轻易脱落。如此，就能显著提升绿氢制备过程中的反应效率和催化活性，同时减少铱的使用量。

在麻球上种芝麻的想法提出后，研究团队通过严密的理论计算和先进的电镜原位观测，寻找到了能够让麻球生长的速度和表面芝麻生长的速度相匹配的实验条件，然后利用纳米晶体在超声和加热作用下发生自发长大过程，将铱及其氧化物纳米颗粒嵌入在氧化铈载体中，最终形成了一种稳定高效的负载型催化剂。

研究团队对该催化剂进行了长达6000小时的pemwe工况测试显示，熟化诱导嵌入方法有效防止了铱颗粒的溶解、脱落和团聚，显著提高了催化剂在长期运行中的活性和稳定性。

据了解，未来研究团队将进一步拓展低成本、高活性、高稳定性的催化剂材料的研究，为绿色氢气生产提供更多创新方案。此外，研究团队还计划依托复旦大学孵化的山海氢(上海)新能源科技有限公司，进一步推广技术落地产品化。