近日，韓國大邱慶北科學技術院能源科學與工程系Jong-sung Yu教授團隊，采用液相合成法成功制備出鈣鉑合金納米顆粒催化劑，在氫燃料電池實際環境中展現出遠超國際標準的卓越表現，有望加速氫能源在交通和電力領域的商業化應用。目前相關研究成果已發表于國際權威期刊《Small》。

攻克鈣難合金化難題，打造理想燃料電池催化劑結構

過去研究表明，將鉑與堿土金屬（如鈣）合金化，有望顯著提升燃料電池催化劑的性能與穩定性。然而，由于鈣的電化學性質活潑，難以與貴金屬鉑穩定結合，導致全球范圍內該類合金納米催化劑的可控合成始終未能突破。

DGIST團隊采用液相合成技術，成功構建出一種鈣鉑有序合金核心—富鉑殼層結構的納米顆粒。這種“核殼結構”不僅結合了鉑的高活性，也通過鈣元素的引入強化了結構穩定性，成為燃料電池催化劑的理想構型。

a) PtCa NPs合成示意圖；b) PtCa/C NPs的TEM圖；c) 高分辨TEM圖像；d) HAADF-STEM圖像，展示了Pt（亮斑）和Ca（暗斑）原子的有序排列。

實際應用表現遠超國際標準

研究團隊將鈣鉑合金納米顆粒應用于燃料電池陽極，在實際運行條件下展現出高功率輸出與優異耐久性，全面超越美國能源部設定的2025性能指標。這意味著，該催化劑已具備直接用于氫燃料汽車、電力設備等應用場景的可行性。

為進一步揭示性能背后的科學機制，研究團隊還與德國杜伊斯堡-埃森大學Exner教授課題組合作開展理論模擬研究，證實鈣-鉑之間的強相互作用是其高耐久性與長期穩定性的關鍵所在。

“傳統燃料電池催化劑往往難以兼顧高性能與長壽命，而我們此次開發的鈣鉑合金納米顆粒不僅在兩方面均有出色表現，同時生產成本更低，具備顯著的市場應用潛力。”柳鍾成教授表示。因此這項研究結果有望以低成本、長壽命的方式，推動氫能商業化落地。

粉體圈Coco編譯