近日，公司尹杰副教授课题组联合中科院过程工程研究所在在国际材料领域期刊《Advanced Functional Materials》发表题为“Non‑Precious Metal Catalysts for Acidic Oxygen Evolution in Proton Exchange Membrane Water Electrolysis: Degradation Challenges and Regulation Strategies”的综述论文，为低成本绿氢技术规模化应用提供理论指引。尹杰副教授为论文第一作者。

质子交换膜（PEM）水电解可适配风光等间歇式新能源，但其阳极催化剂高度依赖稀缺昂贵的铱基材料。非贵金属催化剂原料丰富，却在强酸性、高氧化工况下易发生金属溶出和晶格损毁，活性与稳定性之间的固有矛盾成为其工程应用的核心瓶颈。

该综述系统梳理了强酸性、高氧化电位及可再生能源动态波动工况下非贵金属催化剂的失效机制，指出仅依靠电化学输出电流无法准确评判催化剂本征稳定性：部分催化剂测试过程中电流曲线平稳，但材料内部仍存在持续金属溶出与结构损耗，仅凭电化学数据容易高估材料真实服役寿命。文章进一步分析了不同反应路径对应的降解风险，强调晶格氧参与析氧反应并不直接等同于催化剂失活，氧空位生成速率与晶格氧补充速率之间的失衡，才是诱发晶格不可逆损毁和加速腐蚀失效的关键因素。

针对上述问题，综述归纳了本征结构调控、异质界面工程、质子—水微环境调控以及溶解—再沉积调控等四类稳定性提升策略，从电子/几何结构优化、界面限域保护、界面氢键网络重塑和溶出组分原位再沉积修复等维度，降低催化剂净腐蚀损耗，提升活性位点长效稳定性。

文章特别指出，实验室半电池测得的电化学稳定性不能直接外推至膜电极器件的实际服役寿命。催化剂溶出的金属离子会迁移进入质子交换膜，占据磺酸位点并降低质子传导能力，进而引发电解槽整体性能衰退。因此，完整的性能评价体系应融合原位谱学表征、金属溶出在线定量检测与膜电极器件测试，区分电化学表观耐久性与材料本征稳定性。综述提出，后续研究应重点解析实际工况下活性位点的动态演化规律，建立统一标准化测试评价规范，构建“计算—合成—表征—器件验证”闭环研发体系，协同兼顾活性与稳定性，推动非贵金属酸性析氧催化剂从实验室研究走向PEM电解水绿氢装备工程化应用。

本工作得到介科学与过程工程全国重点实验室、国家自然科学基金、山东省自然科学基金资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.79171