近期，深圳技术大学未来技术学院青年教师杨涛博士在催化剂材料和燃料电池工程化方面的科研工作取得重要突破，并在国际重要期刊《Chem》和《Joule》上连续发表研究成果。两项科技创新成果对未来新能源燃料电池产业创新发展具有推动作用。

一、揭示单位点催化剂的配位工程新进展

新型材料及其高效催化功能开发是未来材料技术的关键之一，而单位点催化剂，作为一种多相催化的前沿材料，因其独特的性质，如金属位点的最大暴露量和明确的活性位点结构，而备受世界科研和工程领域关注。然而，优化其催化性能一直是科研领域的挑战。杨涛博士及其团队通过配位工程策略，调控单金属中心的配位环境，以优化活性位点的几何和电子结构，为提升单位点催化剂（SSCs）的整体催化性能提供了新的途径，为下一代先进材料的产业化提出了新的技术路线。

2024年1月，杨涛作为共同第一作者将相关工作在国际著名材料科学一区期刊《Chem》上发表。研究成果题目为“Coordination engineering in single-site catalysts: General principles, characterizations, and recent advances”（单位点催化剂的配位工程：一般原理、表征和最新进展），团队深入探讨SSCs的设计原则、表征方法以及最新的研究进展，为科研人员提供了深入理解、开发及优化单位点催化剂的宝贵资源。

该工作不仅强调了先进显微镜和光谱学技术在结构-性能关系研究中的重要性，还特别介绍了实时催化过程中原位表征与理论计算的结合，为深入了解SSCs的催化机制提供了有力分析工具。

同时，文章总结了近十年来的多种协调调节策略，将其归纳为四个基本类别：第一壳协调、二/高壳协调、不饱和协调和双站点协作工程。此项分类学术层面上为解构配位工程策略提供了系统性理论指导，技术应用层面上为开发和优化单位点催化剂科研攻关提供了前瞻性理论指导。

图1.通过四种先进材料工艺手段调节SSC的配位环境

研究成果链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.08.014

二、下一代燃料电池技术开发：探讨非离子交联聚合物在燃料电池领域的产业化

杨涛博士常年深耕燃料电池产业化方向的科研与技术应用领域，深谙现有的阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）技术应用背后存在许多“卡脖子”难题。2022年杨涛博士代表深圳技术大学在全国颠覆性技术大赛凭全固态陶瓷电池项目斩获嘉奖。受同行启发后，他用2年时间持续攻关非离子交联聚合物工程化技术难题，创新地将其用于阴离子交换膜燃料电池阴极。近期，杨涛博士的此项科研工作取得一定进展，在国际顶级能源期刊《Joule》（影响因子39.8）上以第一作者成文，题为“Anion-exchange membrane fuel cells with ionomerless cathodes”（非离子交联聚合物阴极阴离子交换膜燃料电池）。此项成果特别强调了开发无PGM（类铂金属）催化剂和电极的重要性，以完全避免使用昂贵的贵金属。

此项科研成果深度解析了《Nature Energy》近期发表的“High-performance ionomerless cathode anion-exchange membrane fuel cells with ultra-low-loading Ag-Pd alloy electrocatalysts”（超低Ag-Pd合金催化剂载量的高性能非离子交联聚合物阴极阴离子交换膜燃料电池）研究论文，深入探讨了非离子交联聚合物作为下一代室温燃料电池阴极的前景。此项成果为科研和下一代未来新能源燃料电池技术开发提供了新的思路，为推动非离子交联聚合物在下一代室温燃料电池的产业化的应用技术提供了理论支撑。

该研究还分析了高熵合金（HEAs）、金属有机框架（MOFs）和单原子催化剂（SACs）等新型催化材料，指出这些新型催化材料在进一步提高AEMFC性能、揭示内在构效相关性等科研创新方面具有巨大潜力。此项成果为燃料电池领域的关键核心技术攻关和应用拓展了研究方向。

此外，杨涛博士在电池的工程化进程的技术攻关中，指出AEMFC电催化剂/电极稳定性研究的相对缺陷，提出采用非离子阴极技术对于揭示多种潜在的失活/降解机制。此项科研成果在未来新能源燃料电池领域的产业化技术应用中具有一定的技术颠覆性意义。

图2.非离子交联聚合物阴极的新型燃料电池发电单元示意图

研究成果链接：https://authors.elsevier.com/a/1ie1g925JENmUU

老师简介

杨涛，深圳技术大学未来技术学院副教授，长期从事固体氧化物电池电极材料和器件方面的研究工作，主持欧洲和中国项目金额1000余万，近5年内共发表SCI论文40余篇，包括Joule和Energy & Environmental Science等JCR一区的论文，他引2600余次，h因子27 （Scopus）。申请30多项国内和国际专利，其中PCT专利8项，获得美国、欧盟和中国专利授权20余项。在国际会议上7次做邀请报告，并担任大会组委会和科学委员会委员。被国际氢能杂志评为优秀审稿人，被美国化学会授予论文贡献奖，被英国皇家化学会邀请参加精英学者论坛。2021年取得深圳市海外高层次人才（孔雀B）称号，继续从事新型电化学储能技术的开发。

在未来新能源领域的技术攻关中引领科技前沿、抢占创新高地必将是全球科技竞争的焦点之一。深圳技术大学坚持通过科技创新，服务经济社会发展，推动新质生产力加速形成，积极展现学校高质量发展的新担当新作为。深圳技术大学未来技术学院青年教师杨涛博士团队致力于在粤港澳大湾区培养出未来新能源产业化独角兽，锻造科技创新“硬核力”、闯出高质量发展“新天地”，为实现科技自立自强勇于创新、敢于超越、力争一流。

文稿｜杨  涛  徐晓钏

图片｜《Chem》《Joule》期刊

排版｜徐晓钏

审核｜叶娘越