重磅！Science Advances副主编，北京大学徐冰君，最新Nature Catalysis！

本文研究了在质子交换膜燃料电池（PEMFCs）中，如何通过电极-电解液界面理性设计来提升氧还原反应（ORR）效率。背景方面，强结合性阴离子（如Nafion中的磺酸根、磷酸根）在铂表面的特性吸附严重毒化催化活性，且ORR中间体间的标度关系导致高过电位，限制了铂基催化剂性能。研究目的旨在开发一类双功能分子添加剂，同时抑制阴离子特性吸附并增强ORR本征动力学。结论表明，7-烷基茶碱（如7-乙基茶碱）通过其亲水疏水双功能结构单元，在Pt(111)上显著促进*O至*OH的关键还原步骤，并将动力学电流提升6.6倍。原位光谱和计算研究证实，吸附的添加剂通过与磺酸根等阴离子的排斥作用及对Pt-O键的弱化，实现了功能协同。该机理成功迁移至多晶铂及实际膜电极组件（MEA），使峰值功率密度提升约20%，质量活性提高70%，同样适用于磷酸和硫酸体系，展现出优异普适性。