王健，香港城市大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院（School of Energy and Environment, SEE）助理教授，在氫能技術(shù)研究方面取得了開創(chuàng)性進展。他的最新研究成果 “Sustainable water oxidation enabled by a complex?doped cobalt oxide electrode” 已發(fā)表于國際頂尖期刊 Nature Communications。該論文提出了一種新的復(fù)合摻雜策略，在實際電解槽條件下顯著提升了鈷基氧析出反應(yīng)（OER）電極的活性和長期穩(wěn)定性，為綠色氫氣生產(chǎn)中的關(guān)鍵電極材料設(shè)計提供了創(chuàng)新方案。

綠色高性能氧析出（OER）電極是制氫電解過程中的重要瓶頸。雖然鈷基氧化物具有成本低、活性高的優(yōu)點，但在實際運行條件下常常伴隨不可控的原位重構(gòu)，導(dǎo)致穩(wěn)定性差。如何在高溫高電流密度下調(diào)控這種重構(gòu)是工業(yè)級水氧化催化的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

在這項研究中，王健教授團隊從“重構(gòu)不可避免但可以精確控制”的設(shè)計理念出發(fā)，開發(fā)了一種基于鋰鈷氧化物的 Ni–Fe–Pd 復(fù)合共摻雜策略。鋰鈷氧化物可從廢棄鋰離子電池中回收利用，將資源可持續(xù)性與高電催化性能結(jié)合起來。通過系統(tǒng)篩選摻雜組成，團隊發(fā)現(xiàn) Ni、Fe 和 Pd 之間存在顯著的協(xié)同作用，可在 OER 過程中精確調(diào)控原位重構(gòu)，抑制過度鋰離子脫嵌和深度鈷氧化，從而形成一層薄、穩(wěn)定且高活性的尖晶石表面層。

此外，該電極的質(zhì)量傳輸性能（包括氣泡脫除能力）也得到了優(yōu)化，這對實際應(yīng)用至關(guān)重要。最終結(jié)果顯示，優(yōu)化后的電極在提升溫度條件下能夠穩(wěn)定運行超過 2,000 小時，在陰離子交換膜水電解槽中以 1.58?V 提供 2.5?A?cm?2 的電流密度，性能優(yōu)于基準(zhǔn) RuO? 電極。

更廣泛來看，這項研究證明了催化劑重構(gòu)不必被規(guī)避，而可以通過精心設(shè)計來提升催化活性和耐久性。這種設(shè)計理念為開發(fā)低成本、可持續(xù)的 OER 電極材料提供了可擴展的路線，有助于鈷基催化劑在綠色氫能技術(shù)中的實際應(yīng)用。

這一成果強化了香港城市大學(xué)在電催化和可持續(xù)能源研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為實現(xiàn)可擴展、耐用和資源高效的氫氣生產(chǎn)解決方案貢獻了重要科學(xué)基礎(chǔ)。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68064-x

（素材來自：香港城市大學(xué) 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）