Nature：香港城市大学王健教授团队于绿色氢关键电极材料取得突破

王健，香港城市大学能源与环境学院（School of Energy and Environment, SEE）助理教授，在氢能技术研究方面取得了开创性进展。他的最新研究成果 “Sustainable water oxidation enabled by a complex‑doped cobalt oxide electrode” 已发表于国际顶尖期刊 Nature Communications。该论文提出了一种新的复合掺杂策略，在实际电解槽条件下显著提升了钴基氧析出反应（OER）电极的活性和长期稳定性，为绿色氢气生产中的关键电极材料设计提供了创新方案。

绿色高性能氧析出（OER）电极是制氢电解过程中的重要瓶颈。虽然钴基氧化物具有成本低、活性高的优点，但在实际运行条件下常常伴随不可控的原位重构，导致稳定性差。如何在高温高电流密度下调控这种重构是工业级水氧化催化的关键挑战。

在这项研究中，王健教授团队从“重构不可避免但可以精确控制”的设计理念出发，开发了一种基于锂钴氧化物的 Ni–Fe–Pd 复合共掺杂策略。锂钴氧化物可从废弃锂离子电池中回收利用，将资源可持续性与高电催化性能结合起来。通过系统筛选掺杂组成，团队发现 Ni、Fe 和 Pd 之间存在显著的协同作用，可在 OER 过程中精确调控原位重构，抑制过度锂离子脱嵌和深度钴氧化，从而形成一层薄、稳定且高活性的尖晶石表面层。

此外，该电极的质量传输性能（包括气泡脱除能力）也得到了优化，这对实际应用至关重要。最终结果显示，优化后的电极在提升温度条件下能够稳定运行超过 2,000 小时，在阴离子交换膜水电解槽中以 1.58 V 提供 2.5 A cm⁻² 的电流密度，性能优于基准 RuO₂ 电极。

更广泛来看，这项研究证明了催化剂重构不必被规避，而可以通过精心设计来提升催化活性和耐久性。这种设计理念为开发低成本、可持续的 OER 电极材料提供了可扩展的路线，有助于钴基催化剂在绿色氢能技术中的实际应用。

这一成果强化了香港城市大学在电催化和可持续能源研究领域的领先地位，为实现可扩展、耐用和资源高效的氢气生产解决方案贡献了重要科学基础。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68064-x

（素材来自：香港城市大学 全球氢能网、新能源网综合）