革命性突破！石墨烯包覆催化劑大幅降低綠氫技術鉑用量

科學家最新研發出一款突破性的石墨烯包覆催化劑，能以極微量鉑金屬實現高效能的工業級氫氣生產，為綠能產業帶來重大革新。

質子交換膜(PEM)水電解技術是規模化生產綠氫的關鍵製程，其中鉑碳(Pt/C)催化劑因其優異的氫氣吸附能力與耐酸性，成為陰極催化劑的首選材料。然而高鉑用量導致成本居高不下，嚴重阻礙該技術的普及應用。

由中科院大連化物所鄧德會教授、餘亮教授團隊聯閤中國科學技術大學陸軍嶺教授、大連化物所於紅梅教授等共同研發的新型催化劑，成功登上國際頂刊《焦耳》(Joule)。這項創新採用鈷鎳(CoNi)奈米合金為核心，外覆單層石墨烯形成獨特的「鎖子甲」結構。

研究團隊發現，CoNi合金的電子會轉移至外層碳原子，透過3d-2p電子互動作用，使石墨烯表面形成不對稱分佈的π電子態。當透過原子層沉積技術植入鉑單原子後，這些特殊電子態會產生雙重效應：一方面透過電子轉移最佳化鉑原子的氫吸附能力，另一方面藉由π電子與鉑5d軌域的強相互作用，大幅提升催化劑穩定性。

實際測試表現驚人：採用該催化劑的PEM電解槽在2.02伏特電壓下可達4.0 A/cm²的超高電流密度，且於2 A/cm²條件下穩定運轉超過1,000小時，鉑載量僅需1.2 μg/cm²。更令人振奮的是，團隊組裝的2.85千瓦工業級電解系統，在1.5 A/cm²工業標準電流密度下持續運作300小時以上，展現卓越的商業化潛力。

「這項研究為開發高效能、長壽命且低成本的酸性水電解催化劑提供了全新思路。」鄧德會教授強調。該技術突破不僅可大幅降低綠氫生產成本，更為全球能源轉型注入強勁動能。

參考文獻：Mingxia Xu等學者發表於《焦耳》期刊之Enriched asymmetric π electrons confining single-site Pt for acidic hydrogen evolution，DOI: 10.1016/j.joule.2025.101968

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