研究团队近日开发出新一代铂基催化剂，在显著提升氢燃料电池活性和耐久性的同时，有望推动氢能汽车更快走向商业化。相关成果发表在《Advanced Materials》期刊上。该工作由成均馆大学化学工程学院李相旭教授领衔，博士生徐俊浩为共同第一作者，赵成灿博士参与研究，并与韩国高丽大学李光烈教授团队及韩国科学技术院俞成钟博士团队合作完成。

氢燃料电池通过氢气与氧气的电化学反应发电，被视为极具潜力的清洁能源技术。但在实际应用中，阴极侧缓慢的氧还原反应（ORR）以及催化剂在长期运行过程中的性能衰减，仍是制约其大规模商业化的关键瓶颈。

目前广泛研究的铂基金属间化合物催化剂虽然结构稳定，但其原子组成和排列难以精细调控。这种局限使得对电子结构的优化空间受限，难以在氢燃料电池汽车等苛刻工况下同时兼顾高催化活性与长期耐久性。

为应对上述问题，研究团队提出了一种新的催化剂设计策略：在保持铂基金属间化合物固有结构稳定性的前提下，实现对原子组成和电子结构的更精确控制。

基于这一思路，团队构建了由铂（Pt）、钴（Co）和锰（Mn）组成的三元金属间化合物纳米催化剂。通过调控催化剂与氧化物载体界面处形成的氧空位，他们成功诱导催化剂内部原子有序排布，制备出此前难以获得的三元铂基金属间化合物结构。

研究的一个关键突破在于：团队采用新理论方法解析了前驱体阶段的界面合成机制，这一阶段在实验中往往难以直接观测。理论结果表明，界面早期生成的氧空位在驱动锰原子有序排列方面起到决定性作用，从而为三元金属间化合物结构的形成提供了清晰的理论依据。

这一原子级别的机制解析，不仅超越了传统仅从性能结果出发的催化剂评价方式，还为理解和设计合成过程提供了系统的理论框架，可为后续开发多元金属间化合物催化剂提供指导。

得益于优化后的电子结构，新型催化剂在氧还原反应中表现出高活性和优异耐久性。电化学测试结果显示，其质量活性超过商业Pt/C催化剂的十倍；在经历15万次加速耐久性循环后，仍能保持超过96%的初始性能。

在膜电极组件（MEA）测试中，该催化剂的整体性能已超出美国能源部（DOE）为2025年设定的目标。在高铂负载等严苛运行条件下，其功率输出依然优于传统催化剂，显示出在氢能电动汽车以及固定式燃料电池系统中的应用潜力。

研究团队指出，这一三元铂基催化剂设计与界面调控策略，为兼具高活性与高耐久性的燃料电池催化剂开发提供了新路径，有望加速氢燃料电池技术的产业化进程。