我院朱晟副教授在Nature子刊发表绿电制氢研究成果

近日，我校绿电制氢领域科学研究再传捷报，我院朱晟副教授联合中国科学技术大学俞书宏院士、高敏锐教授，在Nature子刊《自然·通讯》（Nature Communications，DOI: 10.1038/s41467-026-71497-7）上发表了题为“Charge symmetry breaking stabilizes high-valence Ru sites for proton exchange membrane electrolysis”的研究论文。朱晟副教授为论文第一作者兼通讯作者，太阳集团tcy8722为论文第一单位和通讯单位。

质子交换膜电解水是实现绿电制氢的核心技术之一，但其阳极析氧反应动力学缓慢，长期依赖稀缺昂贵的铱基催化剂。作为潜在替代品，钌基催化剂的性能与其价态紧密相关：高价钌具有较高的反应活性，但在热力学上不稳定、易溶解失活。针对这一“活性-稳定性”矛盾，研究团队创新性地提出间隙氮掺杂策略，诱导产生局域电荷对称破缺，从而成功稳定了高价钌活性位点。

所制备的催化剂在10 mA cm^-2电流密度下过电位仅为195 mV，且能稳定运行超过1000小时几乎无活性衰减。先进谱学表征与理论计算证实，氮掺杂形成的强Ru-N电子耦合与弱Ru-O共价性，在产生高价钌位点的同时抑制了其过氧化溶解及晶格氧析出，从根本上提升了催化剂的耐久性。深入的电化学分析与原位测试发现，高价钌位点的存在加速了催化剂表面的电荷积累，不仅促进了中间体化学键的断裂与形成，还优化了界面水的取向与组成，显著提升了反应动力学。以该催化剂为阳极的实际电解池仅需1.79 V即可达到1000 mA cm^-2的工业级电流密度，并稳定运行至少300小时，展现出巨大的应用潜力。

该论文是我校深耕绿电制氢领域的又一重大研究成果，充分展示了我校在电力储能前沿方向的持续创新能力与国际影响力。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-71497-7

环化学院 供稿