“在酸性与高电压下也不溶解”……高丽大·KIST开发下一代水电解催化剂设计[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 20 May.2026 14:38(KST)

有望破解钌氧化物不稳定难题…实现540小时稳定运行、提升绿色氢气生产效率

韩国国内研究团队开发出一种新一代水电解催化剂设计技术，即使在酸性环境和高电压条件下也不易出现性能衰减。该技术有望解决一直被视为绿色氢气生产过程核心难题的催化剂劣化问题，备受关注。

高丽大学化学系 Lee Gwangryeol 教授团队与韩国科学技术研究院（KIST）Yoo Seongjong 博士团队、高丽大学 KU-KIST 融合研究生院 Baek Seoin 教授团队联合宣布，他们提出了一项能够同时提升酸性水电解催化剂活性和耐久性的纳米催化剂设计策略。上述消息于20日公布。

本研究中开发的催化剂的形成及工作原理示意图。经热处理后，铂-镍纳米结构表面的钌向内部迁移，形成钌氧化物与铂致密连接的“马赛克型异质界面”。研究团队供图。

研究成果已于本月7日在线发表在材料科学领域国际学术期刊《Advanced Energy Materials》上。

水电解是将水分解为氢气和氧气、从而生产绿色氢气的核心技术。但在酸性环境和高电压条件下，催化剂性能会快速下降，这一直是难题。尤其是氧析出反应（OER），其反应过程复杂、速率缓慢，被认为是降低能量效率的关键原因。

传统钌氧化物催化剂相比铱氧化物具有更高活性且成本压力更低，但在酸性高电位条件下，钌易发生溶解，这是其局限所在。

研究团队在铂-镍纳米结构表面生长钌后，通过热处理实现了钌氧化物与铂紧密啮合的“马赛克型异质界面”结构。研究团队解释称，在这一过程中，铂先发生氧化并吸收电荷，起到“缓冲材料”的作用，从而抑制了钌氧化物转变为过氧化状态并随之溶出的现象。

研究团队合影。（自左至右）Park Yeji 高丽大学&KIST 博士（第一作者）、Kim Doyeob 高丽大学化学系博士课程在读（第一作者）、Baek Seoin 高丽大学 KU-KIST 融合研究生院教授（通讯作者）、Yoo Seongjong KIST 氢与燃料电池研究团博士（通讯作者）、Lee Gwangryeol 高丽大学化学系教授（通讯作者）。高丽大学供图

实验结果显示，该催化剂在酸性条件下也能同时保持高活性和长期稳定性。在一定电流密度条件下，其过电位仅为168毫伏，并可稳定运行超过540小时。

研究团队预计，此项技术不仅能改善特定催化剂的性能，还可推广应用于高性能能源催化剂设计的整体领域。