经济实惠的绿色能源生产被视为推动重工业、长时储能和交通运输等难以电气化领域脱碳的重要路径。相关脱碳进程不仅涉及温室气体减排，也与能源安全和经济韧性相关。

不过，在氢气等绿色燃料的规模化生产方面，成本与效率仍是主要掣肘。研究人员指出，传统制备方法在高负载条件下难以精确控制金属团聚，进而限制催化剂效率，并推高材料与能耗成本。

自然科学学院高分子科学与工程系博士后研究员Dipankar Saha与教授James Watkins共同撰写的一项新研究提出一种低成本、节能的催化剂方案，旨在支持更经济的水分解系统部署，并推动可持续燃料的大规模生产。相关成果已发表于《Chemical Science》。

据Saha介绍，该研究提出“秒级一锅合成”方法，可将铁镍（Fe-Ni）金属原子以“最佳间距排列”锁定在碳基体内，从而制备出一种低成本、可规模化的非贵金属氧气析出反应（OER）催化剂。研究称，该催化剂可从实验室电化学测试无缝过渡至实际膜电极组件（MEA）设备应用。

研究团队表示，该催化剂作为碱性水电解槽阳极，可用于实用条件下的制氢；其结构设计、反应动力学与金属间协同效应被共同纳入设计，以在同一平台上兼顾性能、耐久性与可扩展性。

在科学层面，研究提出一种在原子尺度精确控制金属间距的合成思路，试图突破传统单原子或纳米颗粒策略，转向基于Fe-Ni协同作用的“有意设计”路径。研究还报告称，尽管Fe-Ni在OER催化中的协同效应已被广泛认知，但该工作进一步揭示协同效应需要以何种方式、在何处进行结构性组织：表面近邻的铁原子可在若干原子层范围内调节镍氧羟基（NiOOH）的活性。

研究同时引入秒级光热合成方法，称可在高金属负载条件下实现Fe-Ni单原子、簇以及合金纳米颗粒的可控形成，为基于协同体的理性催化剂设计提供可规模化路径。

在应用验证方面，Saha表示，团队已将相关基础认识转化为装置层面的实现，将催化剂集成到MEA系统中用于制氢；并近期完成了氮还原反应（NRRs）制氨的实验探索，研究认为这显示该方法除学术价值外，也具备系统层面的可扩展性与影响力。

研究团队称，该成果有望为清洁氢气、氧气及氨气生产提供一种快速、可规模化的Fe-Ni金属协同体制造路线，同时为多金属催化剂原子尺度协同作用研究提供实验平台。

该研究为国际合作成果，参与单位包括自然科学学院高分子科学与工程系、理乔工程学院化学与生物分子工程系（Nick Wu、Zhu（Clark）Chen和Peng Bai）、澳大利亚新南威尔士大学（Richard Tilley）、加拿大电子显微镜中心以及台湾国家同步辐射研究中心。