港大工程團隊研發自保護催化劑 推動持久、經濟的綠色氫能技術

香港文匯報訊（記者 莫楠）綠色能源是實現低碳轉型與應對氣候變化的關鍵策略，其中綠色氫能被視為實現碳中和的重要清潔能源。它可通過電解水制氫技術，將可再生電能轉化為零碳燃料，廣泛應用於鋼鐵、化工、長途運輸及季節性能源儲存等領域。香港大學機械工程系助理教授周慈勇領導的跨學科國際研究團隊，成功開發一種新型催化劑，解決了現時綠色氫能大規模生產中成本高，損耗快的關鍵技術難題，能在工業電解槽的強酸性環境中高效穩定地產生氧氣，為綠色氫能的商業化應用掃除重要障礙。

質子交換膜（PEM）電解槽因其結構緊湊、反應迅速而備受青睞，但其強酸性工作環境對析氧反應（OER）催化劑的要求極高。現有技術主要依賴昂貴且稀有的銥基材料，其他替代材料則易在強酸性環境中快速耗損，導致製氫成本居高不下。周慈勇團隊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，稱為Ru-MOB。在反應過程中，該催化劑會「自我調整」其表面結構，形成一層超薄的二氧化錳（γ‑MnO2）保護層，如同「可自我修復的智能皮膚」，既能保護催化劑免受酸性環境侵蝕，又能維持高效催化活性。

借助先進的原位/工況測試與理論計算，研究團隊指出這種自我重組的動態保護層能引導催化反應走向更高效、安全的途徑。該結構更有利於通過水分子直接產生氧氣，同時避免破壞性副反應，從而大幅提升催化劑的穩定性。

在實驗測試中，Ru-MOB催化劑僅需208.3毫伏的過電位即可高效產氫，遠低於現有技術標準。在常規工作條件下，它能持續運行超過1,400小時而無明顯性能衰退；即使在高電流負荷下，仍可穩定運作200小時以上。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，顯著降低生產成本，為綠色氫能的大規模應用奠定基礎。

周慈勇表示成果除了直接提升催化劑性能外，還展示了創新且強大的設計藍圖：利用原位重構和單原子調控機制，在嚴苛運行條件下保護催化劑。此技術原理可進一步應用於工業、航運燃料、航空能源、電網平衡以及長期大規模儲能等領域，加速全球綠色能源轉型進程。

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