10月14日消息，德国尤利希/联邦材料研究所团队（Alexander Schwab、Franziska Emmerling等）在ChemRxiv发布高熵金属磷酸盐（HEMP）质子导体研究，展示了一条将质子传导性能与钴依赖脱钩的材料设计路径。

技术背景：蓝铁矿型过渡金属磷酸盐八水合物通过"车辆机制"（vehicle mechanism）传导质子，是质子交换膜电解水等可持续能源技术的候选电解质，但该体系性能长期依赖特定阳离子——钴基体系是公认基准，而钴属于关键原材料，供应链与伦理风险突出。

研究采用高熵设计策略：通过低温水相沉淀法，在磷酸盐八水合物框架中稳定含有最多8种金属阳离子（Ni、Co、Fe、Mn、Mg、Cu、Cd、Zn）的单相固溶体，并在25°C和80°C下系统评估质子电导率。核心发现有二：其一，二元、三元体系通常需要高钴含量才能维持性能，而高熵组合物表现出协同效应——构型熵越高电导率越强；其二，随机森林与岭回归统计解析显示，在80°C下构型熵已超越钴含量成为输运性能的首要驱动因子。据此，钴比例可显著降至约40 mol%而不损失电导率，优化体系达到与纯钴基准相当或更优的水平。

方法论上，该项研究将机器学习特征重要性分析引入高熵无机固体的成分-性能归因，为"用熵换稀缺元素"的材料设计范式提供了量化工具。对氢能电解槽、燃料电池产业链而言，无钴/低钴质子导体验证了去关键原材料化的可行方向。该论文为预印本，结论未经同行评审。 （来源：ChemRxiv）