香港文匯報(bào)訊（記者 莫楠）綠色能源是實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型與應(yīng)對(duì)氣候變化的關(guān)鍵策略，其中綠色氫能被視為實(shí)現(xiàn)碳中和的重要清潔能源。它可通過(guò)電解水制氫技術(shù)，將可再生電能轉(zhuǎn)化為零碳燃料，廣泛應(yīng)用於鋼鐵、化工、長(zhǎng)途運(yùn)輸及季節(jié)性能源儲(chǔ)存等領(lǐng)域。香港大學(xué)機(jī)械工程系助理教授周慈勇領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，成功開(kāi)發(fā)一種新型催化劑，解決了現(xiàn)時(shí)綠色氫能大規(guī)模生產(chǎn)中成本高，損耗快的關(guān)鍵技術(shù)難題，能在工業(yè)電解槽的強(qiáng)酸性環(huán)境中高效穩(wěn)定地產(chǎn)生氧氣，為綠色氫能的商業(yè)化應(yīng)用掃除重要障礙。

質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽因其結(jié)構(gòu)緊湊、反應(yīng)迅速而備受青睞，但其強(qiáng)酸性工作環(huán)境對(duì)析氧反應(yīng)（OER）催化劑的要求極高。現(xiàn)有技術(shù)主要依賴昂貴且稀有的銥基材料，其他替代材料則易在強(qiáng)酸性環(huán)境中快速耗損，導(dǎo)致製氫成本居高不下。周慈勇團(tuán)隊(duì)提出的解決方案是一種釕單原子催化劑，分散在溴氧化錳（Mn7.5O10Br3）奈米顆粒上，稱(chēng)為Ru-MOB。在反應(yīng)過(guò)程中，該催化劑會(huì)「自我調(diào)整」其表面結(jié)構(gòu)，形成一層超薄的二氧化錳（γ?MnO2）保護(hù)層，如同「可自我修復(fù)的智能皮膚」，既能保護(hù)催化劑免受酸性環(huán)境侵蝕，又能維持高效催化活性。

借助先進(jìn)的原位/工況測(cè)試與理論計(jì)算，研究團(tuán)隊(duì)指出這種自我重組的動(dòng)態(tài)保護(hù)層能引導(dǎo)催化反應(yīng)走向更高效、安全的途徑。該結(jié)構(gòu)更有利於通過(guò)水分子直接產(chǎn)生氧氣，同時(shí)避免破壞性副反應(yīng)，從而大幅提升催化劑的穩(wěn)定性。

在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，Ru-MOB催化劑僅需208.3毫伏的過(guò)電位即可高效產(chǎn)氫，遠(yuǎn)低於現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在常規(guī)工作條件下，它能持續(xù)運(yùn)行超過(guò)1,400小時(shí)而無(wú)明顯性能衰退；即使在高電流負(fù)荷下，仍可穩(wěn)定運(yùn)作200小時(shí)以上。這一突破不僅兼顧高效與持久性，更因大幅減少貴金屬釕的用量，顯著降低生產(chǎn)成本，為綠色氫能的大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

周慈勇表示成果除了直接提升催化劑性能外，還展示了創(chuàng)新且強(qiáng)大的設(shè)計(jì)藍(lán)圖：利用原位重構(gòu)和單原子調(diào)控機(jī)制，在嚴(yán)苛運(yùn)行條件下保護(hù)催化劑。此技術(shù)原理可進(jìn)一步應(yīng)用於工業(yè)、航運(yùn)燃料、航空能源、電網(wǎng)平衡以及長(zhǎng)期大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域，加速全球綠色能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

該研究由港大機(jī)械工程系博士生林賜主導(dǎo)，成果已於今年4月30日發(fā)表於國(guó)際權(quán)威期刊《ACS能源快報(bào)》（ACS Energy Letters）。