日本理化学研究所（理研）环境资源科学研究中心生体功能催化研究团队，由中村龙平团队主任及李爱龙研究员（研究当时）领衔，联合国际团队成功开发出一种新型锰氧化物催化剂。该催化剂能在电压大幅波动的环境下长期稳定运行，为利用不稳定的可再生能源电力进行水制氢技术提供了关键突破。
太阳能和风能等可再生能源虽被视为低碳可持续的电力来源，但其输出受天气和时段影响，电压会在秒级到小时级范围内剧烈波动。利用此类不稳定能源进行水电解，必须依赖能在波动电压下保持稳定的电解催化剂。传统催化剂在电压过高时容易分解失效，严重制约了绿色制氢的效率。
针对这一痛点，研究团队创新性地利用锰的氧化还原特性，设计了“自修复型”反应路径。通过引入磷酸添加剂，使溶解的锰离子能在电极表面重新生成活性物质，形成循环再生机制。实验证实，在1.68V至3.00V的电压反复波动条件下，该催化剂仍能持续工作超过2000小时，且性能衰减极小。
对比测试显示，若无磷酸辅助的自修复路径，催化剂在200次电压波动后活性即损失超90%；而引入自修复机制后，即便经历680次波动，仍能保持90%以上的初始活性。此外，团队还测试了钴、铁、镍等3d过渡金属氧化物，发现唯有锰基催化剂在波动环境下展现出独特的自修复能力，这揭示了锰在自然界光合反应中被选为活性中心的可能原因。
该成果已发表于国际学术期刊《Nature Sustainability》。研究不仅提出了基于反应路径设计的自修复电解新概念，更直接响应了联合国可持续发展目标（SDGs）中关于清洁能源的倡议。对于中国而言，随着风光发电占比提升，开发适应波动电网的耐高压、长寿命非贵金属电解槽催化剂，将是实现低成本绿氢规模化应用的关键技术方向。