Nature：香港城市大學王健教授團隊于綠色氫關鍵電極材料取得突破

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

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、活性高的優點，但在實際運行條件下常常伴隨不可控的原位重構，導致穩定性差。如何在高溫高電流密度下調控這種重構是工業級水氧化催化的關鍵挑戰。

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

此外，該電極的質量傳輸性能（包括氣泡脫除能力）也得到了優化，這對實際應用至關重要。最終結果顯示，優化后的電極在提升溫度條件下能夠穩定運行超過 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，性能優于基準 RuO? 電極。

更廣泛來看，這項研究證明了催化劑重構不必被規避，而可以通過精心設計來提升催化活性和耐久性。這種設計理念為開發低成本、可持續的 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中的實際應用。

這一成果強化了香港城市大學在電催化和可持續能源研究領域的領先地位，為實現可擴展、耐用和資源高效的氫氣生產解決方案貢獻了重要科學基礎。

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

（素材來自：香港城市大學 全球氫能網、新能源網綜合）