在寻求可持续的碳基能源替代品的过程中，技术的效率和可扩展性起着至关重要的作用。双原子催化剂的发展推动了可再生能源的发展，特别是水分解系统 (WWS)，提供了一种有希望的解决方案。通过使用 DAC，可以改善氧气还原/释放和氢气释放等重要反应。这为电池技术带来了重大进步，高效双原子催化剂在能源转换方面发挥了重要作用。
中国青岛生物能源与过程技术研究所的科学家们致力于通过改进关键半反应的设计来提升太阳能水分解系统（WSS）的性能。这些反应包括氧还原反应、析氧反应和析氢反应。在寻找碳基能源的可持续替代方案的过程中，快速、高效且可扩展的技术至关重要。太阳能水分解系统（WWS）作为一种太阳能电池，展现出巨大的应用潜力。然而，目前WWS复杂的反应步骤限制了其广泛应用。双原子催化剂能够提高关键反应的速率和性能。它们作为单原子催化剂和金属/合金纳米颗粒催化剂之间的桥梁，有望显著提升这些反应的性能。
该研究的通讯作者姜鹤青表示：“氧还原/析出反应和析氢反应是核心反应，涉及多质子-电子耦合过程，动力学较慢，因此迫切需要开发高效、稳定、低成本的电催化材料来提高其转化效率。”
DAC 的重要性
双原子催化剂（DAC）每个活性位点含有多个金属原子，这使其在能量催化领域具有重要意义。与单原子催化剂（SAC）相比，它们具有更多样化的催化活性、更高的原子利用率以及与反应中间体更佳的相互作用。此外，由于反应势垒较高，在能量转换系统中使用SAC会极大地降低能量转换效率。
金刚石压砧中的双金属原子形成协同效应，能够有效调节双活性位点之间的协同作用。这反过来又显著降低了反应所需的能量势垒。
烧结方法的重要性
为了拓展金刚石碳（DAC）的潜力并促进其广泛应用，深入研究其高温烧结合成机理至关重要。这无疑将推动其发展，并使其更易于商业化应用。雾化烧结工艺旨在通过雾化将钴转化为纳米颗粒，然后利用这些纳米颗粒通过烧结制备单原子（SA）和双原子（DA）物种。
这项研究的战略意义在于它能够揭示雾化/烧结技术在制备另外21种金刚石压腔（DAC）中的多种应用。通过了解这些金刚石压腔是如何通过雾化/烧结过程形成的，将为探索可持续能源利用提供多种机遇。随着金刚石压腔数量的增加，该领域进一步发展的潜力也将随之扩大。
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稳定的化合物和良好的结果
双原子Co2N5化合物在锌空气电池中进行了严格的测试，结果令人振奋。锌空气电池展现出卓越的稳定性，续航时间长达约800小时（约1个月），实属罕见。此外，这些电池还展现出另一项非凡的特性——能够连续电解水约1,000小时（约1个半月），即使在黑暗中也能不间断运行。这些成果标志着电池技术的重大进步。
江鹤清表示：“双原子催化剂的研究工作正在进行中。这种通用且可扩展的策略为能源转换技术中高效多功能双原子催化剂的可控设计提供了机遇。”
双原子催化剂的发展促进了可再生能源的发展，但双金属催化剂的性能仍有提升空间。此外，评估其在不同条件下（例如低温或海水环境）的性能也具有重要意义，有助于发现可能阻碍其大规模或商业化应用的潜在挑战。
