日本理化学研究所研究人员发现：水电解催化剂在接近 0°C 时寿命最长

图片来源：东京科学大学（Institute of Science Tokyo）

日本理化学研究所（RIKEN）环境资源科学研究中心生物催化研究团队，由团队负责人 Ryuhei Nakamura（东京理科大学地球生命研究所〔ELSI〕教授）、特别研究员 Aufandra Chakra Wardana 和客座首席研究员 Hidefumi Ooka 等人开展研究，发现通过冷却水，水电解反应中使用的氧化锰催化剂在约 0°C、即水即将结冰时，能够达到最长的使用寿命。

这些研究结果有望加深人们对低温水和过冷水中电化学反应的理解。此前，这些反应尚未得到充分研究。同时，该成果也将有助于理解寒冷地区、极地乃至地外天体中的电化学现象，这些领域仍有待进一步探索。

水电解作为一种利用水生产氢气和氧气的技术，正受到广泛关注。然而，水电解过程中的析氧反应处于严苛的化学环境中，催化剂会随时间推移而逐渐降解，由此产生稳定性问题。

在本研究中，研究团队以氧化锰为模型催化剂，考察了析氧反应和催化剂降解反应对温度的依赖性。他们发现，随着温度降低，析氧反应速率下降，而催化剂降解反应的速率下降得更加明显。

此外，研究人员发现，在“过冷水”中，即本应结冰却在低于 0°C 时仍保持液态的水中，催化剂降解反应反而再次加快。换言之，**催化剂并非温度越低就越耐用，而是在约 0°C、即水即将结冰时寿命最长。**这一现象体现了低温电化学中独特的温度依赖性，不同于反应速率通常随温度降低而下降的阿伦尼乌斯规律。

该研究于当地时间 2026 年 10 月 21 日在线发表于科学期刊《自然·化学》（Nature Chemistry）。

论文题目：

《将水冷却至接近冰点，打破水氧化电催化中活性与稳定性之间的权衡》

Cooling Water to Near Freezing Breaks the Activity-stability Trade-off of Water Oxidation Electrocatalysis

DOI：10.1038/s41557-026-02274-8

翻译人：沈亚皓

来源：https://fuelcellsworks.com/2026/10/21/h2/water-electrolysis-catalyst-lasts-longest-near-0-c-riken-researchers-find