深圳大学与中国科学院过程工程研究所的联合研究团队成功研制出一种高性能铁基催化剂，为降低质子交换膜燃料电池成本提供了新方案。该研究成果发表于《自然》杂志，由王丹教授和张锁江教授共同主导。

质子交换膜燃料电池是一种通过氢氧反应产生电能的清洁能源装置，其运行过程仅产生水副产品。目前该技术严重依赖铂基催化剂，导致制造成本居高不下。研究团队开发的"内激活，外保护"新型催化剂采用独特纳米限域空心多壳结构，将单原子铁位点高密度嵌入内部曲面。

这种催化剂的外层石墨化碳层能有效减弱含氧反应中间体的结合强度，同时降低羟基自由基生成速率。同步加速器X射线吸收光谱分析显示，内部铁原子主要呈现+2氧化态和FeN4C10配位结构。穆斯堡尔光谱进一步证实57.9%的铁位点处于具有催化活性的低自旋状态。

实验数据显示，该催化剂的氧还原过电位降至0.34V，显著优于传统平面结构催化剂。在1.0巴氢气环境下，电池功率密度达到0.75W/cm²，连续运行300小时后仍保持86%的活性。研究人员表示："石墨化的NC外层有效地削弱了含氧中间体的结合强度，抑制了·OH的生成，从而提高了催化剂的活性和稳定性。"

这项突破为开发下一代电催化剂提供了新范式，有望推动质子交换膜燃料电池的大规模商业化应用。该技术方案不仅降低了贵金属依赖度，同时提升了催化效率和耐久性表现。

更多信息： Yasong Zhao 等人，《弯曲载体上单原子 Fe 催化剂的酸性氧还原》，《自然》(2025)。期刊信息： 《自然》