韩国材料科学研究院（KIMS）能源与环境材料研究部Dr. Sung Mook Choi领导的研究团队，与昌原国立大学Professor Seung-Hwa Lee团队合作，成功设计并开发出一种具有层状结构的非贵金属析氧反应（OER）催化剂，该催化剂针对阴离子交换膜水电解（AEMWE）环境进行了优化。这项研究的意义在于提出了一种新的催化剂设计策略，在降低对昂贵贵金属催化剂依赖的同时，实现高效率与高耐久性的协同提升。

阴离子交换膜水电解（AEMWE）在碱性条件下运行，其结构优势在于能够使用相对低成本的非贵金属催化剂替代昂贵的贵金属催化剂。因此，AEMWE被广泛认为是一种具有成本优势且本质上安全的制氢技术。

然而，目前缺乏能够在碱性环境中长期稳定运行的非贵金属析氧反应（OER）催化剂，这使得实际系统中仍无法完全摆脱对贵金属催化剂的依赖。尤其是传统过渡金属基催化剂在耐久性方面面临挑战，在长期运行过程中往往会出现结构退化、金属溶解以及催化活性下降等问题。

为了解决这些问题，研究团队精确设计了一种以钴（Co）和铁（Fe）为基础的层状氧羟化物（CoFeOOH）催化剂，并提出一种能够同时调控催化活性表面电子结构和反应路径的策略。通过这一方法，研究团队证明可以在保持结构稳定的同时，在析氧反应过程中实现高效电荷转移。

研究团队在层状氧羟化物（CoFeOOH）结构中引入铁（Fe），有效调节钴（Co）活性中心的电子状态，并降低反应中间体吸附与脱附过程的能量障碍，而这些过程正是析氧反应的关键步骤。因此，该催化剂在较低过电位下即可实现较高电流密度，并在长时间运行条件下保持稳定性能而不发生结构退化。

同时，为抑制在铁（Fe）掺杂过程中可能出现的催化剂腐蚀和结构劣化，研究团队还开发了一种专有技术，通过对催化剂表面进行可控化学氧化处理，从而构建出在碱性条件下更有利于析氧反应的稳定催化表面结构。

新开发的催化剂被直接应用于阴离子交换膜水电解（AEMWE）单电池中，从而在实际电解系统条件下验证了其性能和耐久性，而不仅仅局限于实验室半电池测试。这一成果表明，非贵金属析氧反应催化剂可以在AEMWE系统中实现实际应用，为未来商业化提供了重要基础。

一旦实现商业化，该技术有望推动开发成本更低、效率更高且对贵金属依赖更小的AEMWE系统。同时，该技术也有望促进清洁氢气生产规模的扩大，并增强关键水电解催化材料领域的技术自主能力。

韩国材料科学研究院首席研究员、该研究负责人Dr. Sung Mook Choi表示：“本研究通过结构设计成功突破了非贵金属催化剂的性能局限。”他补充说：“我们将继续推进基于阴离子交换膜水电解的绿氢生产技术商业化，并为氢能社会的实现作出贡献。”

该研究获得韩国国家研究基金会（NRF）“National Research Laboratory for Hydrogen（H2 NEXT Round）”项目、韩国材料科学研究院机构研究项目、NRF基础研究项目以及Changwon National University优秀论文支持计划的资助。研究成果已于2025年12月1日在线发表在国际知名期刊《ACSNano》（影响因子16.1）。