想象一种催化剂在受损后能像皮肤伤口一样自行愈合。由浦项科技大学（POSTECH）主导的研究团队，成功研制出一类电催化剂，可在经历氧化后重新恢复其金属活性表面，仿佛实现“自我修复”。这一成果针对氢能技术中催化剂在运行过程里发生的不可逆退化问题，提出了新的解决路径。

研究由浦项科技大学材料科学与工程系及铁基与生态材料技术研究生院的金永泰教授领衔，合作单位包括公州国立大学机械与汽车工程系的俞相勋教授、首尔国立大学材料科学与工程系的韩正宇教授，以及浦项加速器实验室的李巨承博士。团队开发出一种铱铁合金催化剂（IrFe/C），通过“动态分离表面重构”机制，有效抑制电催化剂的不可逆退化。相关成果以封面论文形式发表在期刊《Energy & Environmental Science》上。

用于水电解器和氢燃料电池的电催化剂，常在运行中发生不可逆氧化钝化：催化剂表面被绝缘氧化层覆盖，活性位点被永久封堵。尤其在启动/关闭（SU/SD）过程以及燃料饥饿等瞬态工况下，这种现象更加严重，导致性能急剧衰减，成为氢能大规模商业化的关键障碍之一。

催化剂如何实现自我恢复

为应对这一挑战，团队设计了具有独特空间分离结构的 IrFe/C 电催化剂，使催化剂纳米颗粒的表面与体相承担不同角色。在氧化环境中，只有表层发生可逆的氧化态变化，而内部坚固的金属合金核心保持结构稳定不被破坏。这样一来，表面可以根据不同电化学条件独立重构，在氧化后重新生成具有催化活性的金属态，实现动态再生。

这一过程被研究团队称为“动态分离表面重构”。通过将催化剂表面行为与体相结构解耦，催化剂整体表现出本质上的可逆性，从而显著提升了耐久性。

在实际系统中的表现

当 IrFe/C 催化剂被集成到实际的聚合物电解质膜水电解器（PEMWE）和聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）中时，其耐久性优势得到验证。在关闭测试中，传统 Pt/C 催化剂的性能衰减高达 62%，而采用 IrFe/C 的膜电极组件（MEA）性能仅下降 16%。在燃料饥饿以及频繁启动/关闭等苛刻工况下，IrFe/C 催化剂同样展现出优异稳定性，其阴极催化层厚度的退化程度远低于传统系统。

金永泰教授表示：“本研究通过构建一种有利于催化剂表面快速恢复的可持续策略，提出了克服表面钝化的新范式，从根本上缓解了电催化剂耐久性的关键瓶颈。我们开发的 IrFe/C 催化剂可同时应用于水电解器和燃料电池，为氢能产业提供了一种多功能解决方案。”