随着全球能源结构向可持续方向转型，绿色氢能(即不排放碳的氢气)作为清洁能源的重要候选者，正受到越来越多的关注。近日，一个由浦项科技大学与首尔国立大学教授领导的研究团队取得了突破性进展，他们开发出一种新型铁基催化剂，使热化学绿色氢能生产的转化效率实现显著提升。

该研究成果已发表在《Acta Materialia》杂志上。研究团队由浦项科技大学机械工程系的Hyungyu Jin教授和首尔国立大学材料科学与工程系的Jeong Woo Han教授共同领导。面对化石燃料污染和气候变化带来的挑战，氢气作为一种仅在燃烧时排放水的清洁能源载体，其制取技术备受瞩目。在众多制氢方法中，热化学水分解技术因利用热能将水分解为氢气和氧气而显得尤为有前景。这一过程的核心在于金属氧化物的作用，它们能够循环吸收和释放氧气，发挥“氧气海绵”的功能。

然而，传统氧化物在热力学特性上存在局限，需要极高的温度才能有效运行，这限制了其商业应用。为解决这一问题，研究团队创新性地开发了一种新型的贫铁镍铁氧体(Fe-poor NiFe ₂ O ₄，简称NFO)。与传统氧化物不同，贫铁的铁氧体展现出独特的相变机制，即使在较低温度下也能实现显著的氧容量。

实验数据显示，新型氧化物实现了每克氧化物0.528%的水到氢的转化效率，这一数值是之前性能最佳材料基准的两倍多。更为重要的是，研究团队不仅开发出了高效催化剂，还成功揭示了其背后的机制。通过结合实验技术和计算机模拟，研究人员首次在原子层面上识别出了氧化铁材料中驱动氢气生成的“结构活性位点”。

Hyungyu Jin教授表示：“这项研究意义重大，因为它提出了一种利用丰富的氧化铁资源实现经济可持续的制氢途径。它也为利用太阳能或工业废热作为制氢能源开辟了道路。”Jeong Woo Han教授则补充道：“这项工作是一个令人信服的例子，说明了实验科学和计算科学如何通过跨学科合作共同揭示基本原理。”

更多信息： Dongkyu Lee 等人，《铁基相变氧化物在高效热化学水分解中的结构洞察》，Acta Materialia (2025)。期刊信息： 材料学报