科學家驚喜發現：籠狀晶體結構變身超強電催化劑

德國BESSY II同步輻射中心的實驗顯示，在電解過程中，特殊晶體結構會分解成超薄鎳片，使活性催化中心充分接觸電解液。這項突破性發現為綠色氫能生產帶來新曙光。

透過電解水製氫被視為未來能源系統的關鍵技術，特別當電力來自再生能源時，更能實現碳中和目標。這種「綠氫」不僅是潔淨能源載體，更是化工產業不可或缺的原料。電解過程包含陰極析氫和陽極析氧(OER)兩大反應，其中析氧反應往往成為制約整體效率的瓶頸。

目前，鎳基化合物被公認為鹼性析氧反應中兼具效能與成本優勢的催化劑。德國柏林工業大學Prashanth Menezes博士團隊突破性地發現，以Ba₈Ni₆Ge₄₀組成的籠狀化合物(clathrate)展現卓越催化效能。這種由慕尼黑工業大學合成的特殊材料，具有由鍺和鎳構成的多面體籠狀結構，內部包裹著鋇原子。

實驗資料顯示，在工業級電流密度550 mA cm⁻²條件下，這種新型催化劑效能超越傳統鎳基材料，更驚人的是其穩定性——連續運轉10天仍保持90%以上活性。透過柏林自由大學與工業大學的合作分析，團隊運用原位X射線吸收光譜(XAS)技術揭開效能奧秘。

「當材料置於電解液中通電時，高達90%的鍺和鋇會逐漸溶解，最終形成海綿狀奈米鎳層，」團隊成員Niklas Hausmann博士解釋，「這種結構轉變創造出極大表面積，讓更多活性鎳中心接觸電解液。」

Menezes博士驚喜表示：「這類過渡金屬籠狀化合物的催化潛力超乎預期，我們可能發現了一個全新的電催化材料體系。」相關研究成果已發表於《德國應用化學》期刊，為綠氫技術發展開闢嶄新途徑。

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