近日，西安交通大学化学工程与技术学院研究员赵旭团队在阴离子交换膜电解水制氢催化剂领域取得重要进展。该团队提出一种电化学动态重构金属离子空位的创新策略，成功实现在催化剂表面精准构筑离子空位结构，显著提升了催化剂的活性与稳定性，并为开发高性能、长寿命的阴离子交换膜电解水制氢催化剂提供了全新思路。相关研究成果发表在《自然·通讯》。

阴离子交换膜电解水技术融合了碱性电解槽的低成本与质子交换膜电解槽的高效响应优势，是未来绿氢规模化制备的重要方向。然而，在阴离子交换膜电解槽的实际应用中，阳极端的析氧反应在强腐蚀性环境中易发生催化剂结构重构，导致非贵金属催化剂活性快速衰减，严重制约了阴离子交换膜电解槽的规模化应用。如何在大电流密度下兼顾催化剂的活性与稳定性，是该领域长期关注的问题。

针对上述挑战，团队提出一种可拓展的解决方案：在钴基催化材料中通过电化学手段在动态重构过程中精准构筑金属离子空位。这些离子空位不仅增强了催化剂中钴和氧之间的相互作用，促进晶格氧的活化，使其参与反应，提升反应活性；还提高了羟基亲和力，实现对晶格氧的及时“补给”，有效抑制金属钴溶出和结构坍塌，为催化剂长期稳定运行提供保障。

得益于上述结构优势，基于该策略构建的催化剂在阴离子交换膜电解槽中展现出优异的性能，制氢电流显著高于未含有金属空位的催化剂，并在80°C和工业级电流密度下连续运行1000小时后性能衰减率仅为0.10毫伏每小时，展现出优异的工况稳定性。

赵静璇（左一）和团队成员在实验室。李媛 摄

“这项研究为在工况大电流下设计兼具高活性与高稳定性的电催化剂提供了新思路，对推动阴离子交换膜电解水制氢技术工业化具有重要意义。”论文第一作者、西安交通大学博士生赵静璇表示。目前，团队正与相关企业对接，使这项活性与稳定性兼具的电催化剂能尽快走向产业化，为电解水制氢的发展注入强劲动力。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69547-1