將太陽能轉化為氫能，是應對化石燃料枯竭和氣候變化的重要可再生能源策略。其中，光伏發(fā)電-電解水制氫是備受關注的一種環(huán)境友好的制氫技術。在眾多電解水技術中，質子交換膜（PEM）型水電解以其高能效和大電流密度的特點而著稱，同時能夠迅速響應可再生能源發(fā)電的電壓波動，因此備受期待。然而，該技術在強酸條件下工作，大部分催化劑不穩(wěn)定。目前，只有貴金屬銥（Ir）能在質子交換膜電解槽中穩(wěn)定工作，這極大地限制了PEM電解水技術的大規(guī)模應用。因此，開發(fā)能夠取代貴金屬的廉價、高效、穩(wěn)定的電解水催化劑，對發(fā)展大規(guī)模低成本PEM電解水制氫技術尤為關鍵。

氧化錳相對于稀有貴金屬銥具有顯著的資源和價格優(yōu)勢。首先，氧化錳是一種常見的材料，其原材料較為廣泛，因此價格通常較低。與之相比，銥是一種稀有貴金屬，其資源相對有限，主要來自于鉑族金屬礦石，因此價格較高。這種資源和價格優(yōu)勢使得氧化錳成為一種有望降低制氫成本的催化劑。然而，為了實現這一目標，關鍵在于提高氧化錳催化劑的穩(wěn)定性，尤其是在質子交換膜的強酸性環(huán)境下。研究表明，通過對氧化錳的結構進行精密控制和調控，可以增強其在電解水中的穩(wěn)定性。通過提高氧化錳晶格中平面氧的比例，氧化錳催化劑的穩(wěn)定性提高了40倍。與此同時，在2伏的電壓下，實現了2安培的電流密度，實現了與銥相媲美的催化活性。這意味著氧化錳不僅能夠在較低成本下取得出色的催化效果，還能夠適應質子交換膜電解水技術的酸性工作條件。這些優(yōu)勢有望推動可再生能源制氫技術的大規(guī)模應用，為可持續(xù)發(fā)展和清潔能源生產做出重要貢獻。