厦大团队为降低绿氢制备成本提供全新路径
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。