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厦大团队为降低绿氢制备成本提供全新路径 成果登上国际顶级学术期刊《自然》

来源:福建日报2026-08-19 10:48

  本报讯(记者 李珂 实习生 郑新尧)记者从厦门大学获悉,厦门大学黄小青教授与苏州大学邵琪教授等密切合作,于日前在国际顶级学术期刊《自然》上发表一项重磅成果。研究人员成功制备出一种新型二维层状四氧化三钴材料,实现了非贵金属催化剂在强酸性电解水条件下的高效稳定运行,为降低绿氢制备成本提供了全新路径。

  目前,PEM电解槽是制绿氢的主流技术之一,但其阳极必须使用铱、钌等极度稀有的贵金属作为催化剂。铱的年产量仅7吨左右,价格是黄金的数倍,直接导致电解槽制造成本居高不下。业内长期认为,非贵金属在酸性、高电压环境下极易被腐蚀溶解,无法长期工作,因此“去贵金属化”一直被视为几乎不可能完成的任务。

  此次研究团队另辟蹊径,通过对传统四氧化三钴材料进行“结构大改造”,成功破解了这一难题。据介绍,传统四氧化三钴的晶体结构中,仅有部分钴原子充当催化“主力”,其余原子不仅惰性、不参与反应,还会加速材料腐蚀。团队采用特殊合成技术,将材料原有的立体框架结构重构为二维层状“三明治”结构,让每一层中所有钴原子都变成催化活性位点。

  更关键的是,这种层与层之间紧密连接的独特构型,相当于为钴原子穿上了“防护服”,大幅抑制了钴在强酸中的溶出。实验证明,新材料在酸性电解水过程中的活性和稳定性均获得大幅提升。

  这项成果的核心突破,在于它颠覆了“非贵金属无法在酸性析氧反应中长久工作”的传统认知,为质子交换膜水电解制氢提供了一条可行的低成本技术路线。若能进一步迈过工业化稳定性的门槛,未来有望大幅降低绿氢设备投资成本,加速氢能规模化发展。

  该研究得到科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目、表界面化学全国重点实验室的支持,由厦门大学、苏州大学、浙江师范大学、德国马普固体化学物理研究所等国内外多家单位共同完成。

[ 责编:何金月 ]
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