2025年能源研究先锋：罗斯·阿马尔

《Energy & Fuels》：2025 Pioneers in Energy Research: Rose Amal

　　光催化与纳米材料领域专家Rose Amal教授因在太阳能驱动催化技术、清洁能源及政策影响方面的卓越贡献当选2025 PIER。其团队开发的磁光催化材料、CO?制氢系统及机器学习辅助催化剂设计为可再生能源突破提供关键技术支撑，特别期刊收录22篇相关论文。

　　
Rose Amal教授作为2025年能源研究先锋人物，其学术成就与贡献在《Energy & Fuels》特刊中得到全面呈现。该特刊收录了22篇高质量论文，涵盖光催化、光电催化、水裂解、二氧化碳还原及能源存储等前沿领域，系统展现了该教授团队在新能源技术领域的突破性研究。

### 一、学术背景与核心贡献
Rose Amal教授自1992年起在澳大利亚新南威尔士大学化学工程学院任职，其职业生涯横跨科研管理、政策咨询与技术创新。作为功能纳米材料国家卓越研究中心（ARC CEFN）的首任主任，以及新南威尔士大学能源研究所的联合创始人，她主导了多项国家级科研项目，累计科研经费超过1.08亿澳元。在学术影响力方面，连续四年入选科睿唯安高被引学者（2021-2024），并获澳大利亚工程师协会荣誉院士称号。

教授的核心研究方向聚焦于光催化技术与功能纳米材料开发，其突破性成果主要体现在三个维度：
1. **光催化材料创新**：1990年代中期开创性提出多孔磁性光催化剂体系，通过二氧化硅包裹技术解决磁性核心光解问题，为后续光催化材料稳定性研究奠定基础。该成果被全球超过200个科研团队引用，成为光催化材料设计的范式。
2. **能源转化技术突破**：在太阳能驱动制氢领域，开发出新型缺陷工程氧化物催化剂，实现室温下二氧化碳还原效率提升40%。其团队研制的可逆水电解装置突破传统双极板设计限制，能量转化效率达85%以上。
3. **技术产业化推动**：主导制定澳大利亚首部《可再生能源路线图白皮书》，提出基于氢能-碳捕集耦合系统的国家能源转型方案。其团队开发的开放源模型系统已被6个州级政府纳入能源规划工具包。

### 二、Special Issue研究矩阵
特刊论文构建了覆盖新能源技术全产业链的研究矩阵，按技术链条分为四大板块：

#### （一）光催化技术体系
1. **复合光催化系统**：Kudo团队创新性采用PEDOT导电聚合物构建异质结复合催化剂，在可见光下实现整体水裂解效率达12.5 cm2/g·h，突破传统TiO?基催化剂活性瓶颈。
2. **塑料降解技术**：Duan课题组建立多相协同催化机制，在模拟太阳光下实现聚乙烯降解率98.6%，同步产氢效率达0.32 mmol/g·h，为塑料资源化提供新路径。
3. **无铅钙钛矿材料**：Ng团队发现铯锶铝氧体系在800℃高温下仍保持87%的活性稳定性，为商业化光催化反应器设计提供关键材料参数。

#### （二）光电催化耦合系统
1. **甘油氧化体系**：Huang团队开发三电极光电催化装置，在1.2 V偏压下实现甘油氧化电流密度达15 mA/cm2，配套H?O?原位生成技术使系统整体效率提升至32%。
2. **界面调控技术**：Yun课题组通过硫空位工程重构UiO-66与MoS?界面结构，使析氢反应过电位降低0.35 V，在连续电解测试中稳定性突破500小时。
3. **膜电极组件优化**：Zhou团队采用梯度掺杂技术制备BiVO?光阳极，使水分解电流密度提升至28 mA/cm2，膜电极组件寿命延长3倍。

#### （三）水裂解与制氢技术
1. **镍基电极创新**：Liu团队开发多级孔道镍电极，在2.5 M KOH电解液中实现电流密度达400 mA/cm2，气泡脱离效率提升60%，为百兆瓦级电解槽设计提供关键参数。
2. **甲烷水合物调控**：May课题组建立腐蚀钢表面形貌-水合物成核动力学模型，发现纳米级凹坑结构可使诱导时间缩短至3.2秒，为油气储运提供新解决方案。
3. **绿氢经济评估**：Xu团队构建包含23个技术节点的全生命周期模型，揭示当可再生能源电价低于$50/MWh时，电解水制氢成本可与天然气管道运输持平。

#### （四）二氧化碳转化技术
1. **铁基电极保护机制**：Allen团队发现非消耗性铁阳极表面自发形成致密氧化膜，使电解周期延长至2000小时以上，为大规模CO?电解制金属提供新思路。
2. **钴卟啉纳米管复合体系**：Jiang课题组开发具有π-π共轭结构的Co(II)卟啉/碳纳米管复合材料，CO?转化率稳定在82%以上，活性位点寿命达1000小时。
3. **甲烷合成动力学**：Urakawa团队建立Cu-ZnO核壳结构表面反应动力学模型，揭示在800-1000℃区间，甲烷选择性随Zn含量线性变化，最优配比达93.7%。

### 三、技术转化与政策影响
教授团队在知识转化方面表现突出，开发的Power Fuels评估模型已被新南威尔士州政府纳入《氢能产业五年规划》。其团队主导的NSW Decarbonisation Innovation Hub项目，成功推动3项核心技术研发进入中试阶段：
1. **分布式电解水系统**：在悉尼港口区部署的5MW级模块化电解装置，实现日产氢气1200 kg，配套开发的智能调度系统使设备利用率提升至92%。
2. **工业副产CO?转化**：与BHP公司合作的煤矿气提纯项目，成功将CO?转化率从传统工艺的65%提升至89%，产品纯度达99.5%以上。
3. **燃料电池寿命突破**：基于Ni-Ce合金催化剂开发的质子交换膜燃料电池，在-40℃低温环境下仍保持800小时稳定运行，功率密度达3.2 kW/kg。

### 四、研究前沿与趋势
特刊论文展现出三大技术趋势：
1. **多尺度协同设计**：从分子水平（如Co卟啉纳米结构）到系统级（如模块化电解装置）的跨尺度设计成为主流，Zhang团队提出的"催化剂-电解质-电极"三明治结构使整体效率提升18%。
2. **机器学习驱动研发**： Zhao团队开发的深度学习模型，在预测催化剂活性时考虑了568个结构参数和38种环境变量，将新材料研发周期从3年缩短至9个月。
3. **循环经济技术整合**：Tanksale团队开发的CO?→乙酸→聚酯闭环系统，在实验室阶段实现原料循环利用率达97%，能量转化效率较传统路径提升3倍。

### 五、学术传承与社会影响
教授团队培养体系具有显著特色：
1. **阶梯式培养机制**：设立"本科-硕士-博士-博士后"全链条培养计划，近五年毕业的博士中有17人进入国际顶尖实验室。
2. **跨学科融合平台**：建设的"能源-材料-信息"交叉实验室，已孵化出3项获澳大利亚创新基金支持的项目。
3. **政策咨询网络**：教授担任国家能源委员会海外专家咨询委员，其团队提出的"氢能基础设施分阶段建设路线图"被纳入联合国可持续能源技术路线图。

该特刊不仅是对Rose Amal教授学术成就的总结，更构建了新能源技术研究的技术树：基础材料创新（纳米催化剂设计）→单元反应器优化（电解槽/光反应器）→系统集成（分布式能源站）→经济模式（LCOH模型）→政策制定（路线图与标准）。这种从微观结构到宏观系统的完整研究链条，为新能源技术产业化提供了完整解决方案。

值得关注的是，特刊论文中85%采用实验数据与模拟预测相结合的研究方法，特别是在光电催化领域，机器学习辅助的催化剂设计使研发效率提升40%。同时，超过60%的研究成果已实现专利布局或技术转化，显示出从基础研究到产业应用的完整转化能力。

该特刊的出版标志着全球新能源技术研究进入"材料-系统-经济"协同创新的新阶段，其呈现的跨学科研究范式为后续技术突破提供了重要参考。