氨介导静电吸附：配对亚纳米团簇把氢氧化活性提到商用铂碳的 58 倍

AEMFC被看作燃料电池的一个新方向：碱性环境让阴极可以使用非贵金属催化剂，成本压力小得多。代价出在阳极。碱性条件下的HOR动力学比酸性条件下慢两个数量级，商用铂碳催化剂在碱里活性弱，抗 CO 中毒能力也差，阳极铂载量被迫往上堆，成本优势又被吃掉一半。

2026 年 8 月 19 日发表于《自然·通讯》(Nature Communications) 的论文给出了一个解法，DOI 10.1038/s41467-026-74322-3。工作由中科院金属研究所刘岗、韩阿丽团队联合厦门大学黄小青团队等完成，第一作者李昕蔚。

亚纳米团簇为什么难做

subnanometer cluster的尺寸在 1 纳米以下，原子利用率接近理论上限，表面原子配位环境与块体材料完全不同，是理想的催化结构。两个工程难题一直挡在路上：尺寸与组分难以精准控制，以及高表面能导致的团聚倾向。制备手段稍有偏差，团簇就长成颗粒，优势全失。

让正负电荷自己配对

团队提出的策略叫氨介导静电吸附（AMEA）。思路很直接：把金属阳离子前驱体与金属阴离子前驱体分别准备，利用电荷作用让它们定向配对吸附到载体上，再热解成型。静电吸附是自发过程，配对的均匀性由电荷决定，不依赖复杂的配体设计，因此组分可以方便地调。按论文，这套方法制备出 PtSARuRh-MOx 系列配对亚纳米团簇，M 可以是 Cr、Mo、V、Ti、Ta、Zr 六种金属。

图1：氨介导静电吸附的合成路线，配对靠电荷、组分可替换

数字与机理

最优样品 PtSARuRh-CrOx 的质量活性为 13.81 A/mg，是商用 Pt/C 的 58 倍。装进 AEMFC 后，阳极贵金属载量 0.05 mg/cm² 时峰值功率密度达到 1.43 W/cm²，稳定运行超过 200 小时。质量活性的定义是单位质量贵金属上能拿到的电流：

这个指标直接决定了阳极要放多少贵金属，也就决定了电池的成本。

图2：质量活性、电池功率密度与稳定性三项结果

机理方面，原位光谱与理论计算给出了一个一致的图像：配对的 CrOx 对 Ru 与 Rh 活性位点做电子调控，把反应中间体 H* 与 OH* 的吸附调到一个更合适的区间，同时削弱 CO* 的结合能力。抗 CO 中毒能力的提升正来自最后这一点。

哪些话现在还不能说

这是实验室规模的结果。200 小时的稳定运行离车用燃料电池数千小时的寿命要求还有相当距离，测试条件也与实际工况不同：真实电堆要面对启停循环、负载变动、杂质气体与温度波动。放大制备是另一道关，静电吸附在烧杯里很均匀，换成公斤级反应釜还能不能保持同样的配对均匀性，没有公开数据。至于成本，论文给出的是载量下降，未给出制备成本的比较。

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