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Exploring a bimetallic catalyst family for hydrogen oxidation with insights into superior activity and durability, Nature Communications volume 16,10504 (2025) 
探索氫氣氧化反應雙金屬催化劑家族：解析優異活性與耐久性的關鍵機制
I-Ting Kao, Rui-Tong Kuo, Shang-Cheng Lin, Yun-Shan Tsai, Lu-Yu Chueh, Chun-Wei Chang, Kuan-Fang Lee, Liang-Ching Hsu, Jui-Tai Lin, Chia-Ying Wu, Chih-Wen Pao, Yung-Tin Frank Pan, Hong-Kang Tian*, and Tung-Han Yang*
2026/01/27
陰離子交換膜燃料電池在鹼性環境下，常受限於氫氣氧化反應動力學偏慢。本研究以表面原子排列可調控的雙金屬合金作為研究平台，選用 Ru、Ir、Pt、Rh、Au 組成十組等莫耳催化劑，並在相同晶面與一致的測試條件下，建立可直接比較的活性與耐久性排序。作者結合密度泛函計算以及以自有資料微調的機器學習原子間勢能，能更快速且可靠地評估不同表面上 H2 與 OH 相關物種的吸附行為，並以相對費米能階位置來描述表面電子受體傾向，進一步連結 Volmer 步驟所需的電子轉移與整體反應速率。整體而言，理論預測的活性趨勢與實驗結果一致，其中 RuIr 表現最佳，也明顯優於其他雙金屬組合。更關鍵的是，在同步輻射中心包志文博士指導下，研究利用X 光吸收光譜 (44A光束線) 搭配電化學量測，直接追蹤反應進行時 RuIr 的局部配位與電子狀態；結果指出 Ir 較強的電子受體傾向有利於氫氣吸附與活化，而 Ru 提供較強的 OH 吸附能力，可加速界面水生成與位點再生。兩者在相鄰位點上形成清楚的分工與協同，因此能同時提升鹼性 HOR 的活性與長期耐久性。