一项新研究揭示了一种低成本、高效率的催化剂，有望推动更经济的水分解系统部署，加速大规模可持续燃料的生成。这项由自然科学学院聚合物科学与工程系博士后研究员Dipankar Saha和James Watkins教授共同撰写的研究，发表在《Chemical Science》期刊上。

Saha解释道："我们的研究描述了一种秒级、一锅法合成方法，将铁镍（Fe-Ni）金属原子锁定在碳基质中形成最佳间距的团簇，从而创造出一种低成本、可扩展、非贵金属的析氧催化剂，该催化剂可从实验室规模的电化学无缝应用于真实的膜电极组件（MEA）设备中。"

这种催化剂通过作为碱性水电解槽的阳极实现实用的氢气生产，其中结构、速度和金属-金属协同效应被共同设计，以在单一平台上提供性能、耐用性和可扩展性。催化剂催生的氢气生产具有多个实际应用，包括支持向清洁氢气和可持续燃料的过渡，降低成本壁垒，提高能源效率。

在科学层面，这项工作通过引入一种在原子尺度上精确控制金属-金属邻近度的合成方法，改变了电催化剂的设计和制造方式。它超越了传统的单原子或纳米颗粒策略，建立了一种新的基于团簇的催化剂设计范式，其中有意识地设计了协同金属相互作用（Fe-Ni）。

Saha说："在基础层面，我们揭示了Fe-Ni金属团簇如何在原子尺度上相互作用，以及碳基质中的界面如何调控电催化反应，从而深入理解了结构-活性关系。然后我们将这些见解转化为工作设备，将催化剂集成到MEA系统中用于氢气生产，并最近完成了将氮还原反应（NRRs）转化为氨的有前景的实验。"

这项研究的成果可能带来清洁能源生产的进展。Saha认为："这项研究提供了一种快速、可扩展的方法来制造Fe-Ni金属团簇，这些团簇驱动清洁氢气、氧气和氨气的生产，同时为科学家研究多金属催化剂中原子尺度协同效应以用于可持续能源和化学应用提供了一个平台。"

这项研究是自然科学学院聚合物科学与工程系、Riccio工程学院化学与生物分子工程系、澳大利亚新南威尔士大学、加拿大电子显微镜中心和台湾国家同步辐射研究中心之间国际合作的结果。

出版详情：作者：University of Massachusetts Amherst；标题：《Energy-efficient Fe-Ni catalyst could cut costs for alkaline water electrolysis》；发表于：《Chemical Science》(2026)；期刊信息：《Chemical Science》