一款新型催化材料被浸在堿性水中，表面源源不斷地產生氣泡，它已經在大電流密度下穩定工作了19000小時。也就是說，兩年多時間過去了，這個小小方塊毫無衰退的跡象。

這是陰離子交換膜電解水制氫（AEM-WE）的實驗現場。此前，AEM-WE技術受制于氧氣析出反應，催化劑難以在大電流密度下維持太久，一直沒有實現工業化。西湖大學人工光合作用與太陽能燃料中心（下文簡稱“中心”）孫立成教授團隊在這一材料上獲得重大突破，成功合成可用于電解水制氫的非貴金屬催化劑——CAPist-L1，其催化效率和穩定性遠優于已公開報道過的催化劑，相關成果近日發表于國際頂級學術期刊《自然·催化》上。

孫立成團隊在相關領域進行了二十多年探索，沒想到一次實驗中的意外，神奇地完成了“助攻”，成了上天眷顧的“臨門一腳”。時間拉回到2022年4月，當時在中心做博士后的李志恒，在一次利用浸泡法制備催化劑時，不小心把乙醇（酒精）當作去離子水使用，結果發現新長出來的催化劑，氧氣析出性能居然非常不錯。詫異之下，研究團隊把樣品拿到電鏡下——發現這種催化劑如同花朵一樣層層疊疊。孫立成當時就給它取名為“繡球花”，并且憑借經驗判斷，這種層疊結構很可能有不錯的催化穩定性。

但為什么會這樣？李志恒非常困惑，與另一位博士后林高鑫一起研究。通過對CAPist-L1成分、結構和形貌等逐項分析，團隊終于發現在催化層和金屬基底之間存在一層致密過渡層。正是致密過渡層的存在，將催化層牢牢地錨定在金屬基底上，提升了催化劑的活性和穩定性。隨著研究的深入，研究人員發現，過渡層并非在催化劑形成初期產生，而是在浸泡4小時后，才開始緩慢出現……這相當于，先建了一棟房子，然后再打地基，卻十分牢固。

電解水制綠氫是“雙碳”背景下實現能源轉型的重要技術之一?？雌饋硎菍嶒炛械囊淮我馔?，卻讓人類離高效制造綠色氫氣又近了一步。這背后，離不開實驗室長期的探索所帶來的準確經驗判斷和敏銳的直覺。