研究團隊開發新型非貴金屬催化劑 提升水電解穩定性超過 100 小時

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成均館大學及慶北大學的研究團隊開發出一種非貴金屬催化劑，用於水電解技術。研究人員採用了自上而下的設計策略，創造出小於 2 奈米的鈷氧化物納米團簇。這項發展針對氧氣演化反應，該反應通常需要昂貴的材料，如鉑或釕。研究團隊在新聞稿中指出：「在實際系統中應用時，該催化劑在高電流條件下運行超過 100 小時而不出現降解，並且在下一代鋅空氣電池中表現出優異的充電穩定性。」

通過精確調整鈷與氧之間的原子鍵長至 2.03 培格（angstrom），團隊使得隱藏在材料中的晶格氧參與化學反應，從而繞過了傳統水分解過程的限制。

這種操控原子結構的能力使得研究人員能夠擺脱對貴金屬的依賴。新聞稿補充道：“在此過程中，他們精細調整了鈷金屬與氧原子之間的鍵長，將其縮短約 0.1 培格（Å，一十億分之一米）。”這一結構改變通過浦項加速器實驗室的先進分析技術得到了確認。該方法的實施顯示出研究人員在開發高效氫氣生產材料方面的思路發生了轉變。除了水分解之外，研究團隊還在鋅空氣電池中測試了該材料，結果顯示其充電穩定性持續可靠。

研究團隊成功開發非貴金屬催化劑以提升水電解效率

水電解是一種生產氫氣而不產生碳排放的方法，但氧氣演化反應往往成為性能瓶頸。歷史上，工業系統依賴於昂貴的金屬來提高反應速率。成均館大學與慶北大學的團隊所開發的方法試圖通過修改鈷氧化物的內部結構來解決這些成本問題。團隊解釋道：“這項技術的核心在於增強金屬與氧之間的相互作用，迫使通常在催化劑內部結構中保持惰性的‘晶格氧’積極參與反應。”

該團隊表示：“新開發的納米催化劑在較低的能量水平下運作，相較於昂貴的商業釕催化劑，顯示出卓越的性能。”鄭亨模教授指出，這個項目的核心成就在於能通過精確操控原子尺度的鍵距來控制催化反應路徑。研究結果顯示，這一方法不僅適用於基本的水分解，還可整合到各種能量儲存和轉換設備中。

鄭教授總結道：“這項技術不僅替代了高效綠色氫氣生產中昂貴的貴金屬，還將成為加速各種下一代環保能源設備商業化的重要基準。”實現碳中和的轉型需要可擴展和可負擔的能源生成基礎設施。目前對稀土元素或貴金屬的依賴，往往妨礙了電解系統的廣泛採用。催化劑在持續高電流條件下的成功測試顯示，該材料能夠滿足商業系統的運行要求。