康毅进指出，石油与天然气这类化石能源构成了地球的资源储备，但它们的储藏量相对较少。鉴于人类未来的长远发展，我们有必要探寻可持续的能源途径。
从长远角度考量，太阳能将是我们最为信赖的能源选择——事实上，风能亦是太阳能的一种表现形式——然而，鉴于太阳能的时空分布特性，我们亟需一种能源媒介，以确保能够随时随地满足能源需求。
水氢循环凭借其零排放的封闭循环优势，具有诸多益处，再加上自然界的启示——太阳宛如一颗巨大的氢弹，水则是生命的源泉——人们意识到氢能成为近乎理想的能源媒介。
《十四五规划》、氢能产业发展的长期规划以及“双碳”目标的提出，展现了我国积极构建清洁能源体系的坚定决心，其中氢能源被视为重点发展的领域之一。众多国有企业与中央企业纷纷启动氢能源项目，据不完全统计，已有约三分之一的国企和央企投身于氢能源相关项目之中。
我国作为氢气需求量巨大的国家，当前年需求量已超过3000万吨，预计到2060年，这一数字将攀升至约1.3亿吨。若继续依赖以化石能源为主的氢能供应体系，将导致12至18亿吨二氧化碳的排放，这与氢能发展的初衷相悖。因此，未来的氢气供应将不可避免地转向以电解水制氢为基础的绿色氢能。
当前绿氢的生产主要依托三种技术手段：碱性水溶液法、质子交换膜以及阴离子交换膜电解水技术。在这其中，碱性水溶液法存在效率不高以及潜在的安全风险，尤为突出的是，它的启动和停止周期仅为小时级别，与太阳能、风能等可再生能源的发电特性并不相契合；至于阴离子交换膜技术，由于膜的使用寿命限制，其成熟应用预计还需十至二十年的时间。
因此，公众开始重视那种能量转化效率高、能迅速适应可再生能源供应的质子交换膜电解水技术。但遗憾的是，这种技术在市场上的占有率还不到10%，其主要原因在于其阳极催化剂的问题。
一方面，由于催化剂技术的落后，质子膜电解水技术未能充分发挥其在碱水系统中的潜在优势；另一方面，当前工业中使用的阳极催化剂几乎全部依赖金属铱，而铱的极度匮乏，年产量仅有7至12吨，即便全部用于电解水设备，其规模也仅限于GW级别，这给供应链带来了难以承受的巨大压力。
数年前，康毅进带领的团队创立了天芮科技有限公司，同时与东方电气集团携手合作，目标在于研发出既高效又低铱含量，乃至完全不含铱的阳极催化剂，这些催化剂将用于生产高性能的质子膜电解水设备。
氧化钌，这一氧化铱催化剂的潜在替代者，在学术界和工业领域都引起了极大的关注。但是，它的稳定性与铱相比至少低两个数量级，其使用寿命仅数小时，这样的特性显然无法满足工业应用的需求。
康毅进指出，科学界对氧化钌稳定性的认识不足，这使得我们难以研发出实用的稳定催化剂。同时，学术界与工业界的日益疏离，也导致了学术界对工业应用的理解偏差。科学家们所观测到的“稳定性”并非真正的稳定性，而是由其他因素所引起的。
鉴于上述种种因素，他与团队采用了一种表面模型，该模型具有极高的可控性，用以探究氧化钌催化剂的失效机制。研究发现，在电解水的过程中，氧化钌会生成新的物质形态，这导致了其表面的重构。此外，这些新形成的物质可能是溶解态的高价钌化合物。
在电解水的过程中，氧化钌催化剂的表面因特定机理迅速发生溶解现象，尽管这一现象在短期内使得催化剂的比表面积增大，进而暂时提升了其活性，然而从长远角度考量，催化剂的溶解导致了电极结构的崩塌，进而使得催化剂失效。
经过仔细筛选，他们发现，在混合物中加入金属钽，能够显著遏制该种可溶性新相的出现。美国加州理工大学的William A. Goddard III 教授及其研究团队，运用理论计算模型，为这一现象背后的原因提供了深入的解释。
简而言之，金属钽使得材料中的缺陷区域——通常是最不稳固的部位——上的钌元素更难以形成高价态的溶解物质。在这一理论指导下，他们成功研发出了适用于工业生产且可大量生产的钽掺杂氧化钌催化剂，并且该催化剂已经通过了初步的工业级别测试。
尽管目前实际测得的寿命接近3000小时，与工业应用所期望的万小时寿命还有较大差距，然而，考虑到实践中那些能够持续超过500小时的工业催化剂大多能够顺利达到终点，人们对这种氧化钌催化剂最终能够应用于质子膜电解水系统的装备上，抱有相当乐观的预期。
正如之前所述，铱催化剂几乎不可能成为质子膜电解水阳极的最终选择。质子膜电解水技术之所以能在市场上占据一席之地，离不开非铱催化剂的支持。因此，他们对于本次研发的氧化钌催化剂寄予厚望，希望它能够成为电解水制氢领域的颠覆性突破。
此外，鉴于其出色的稳定性以及相较于铱材料更为经济的成本，氧化钌催化剂在尺寸稳定的阳极市场或许能够占据一定的位置。
康毅进指出，天芮科技的企业定位明确，它是一家专注于氢能领域、以催化技术为支柱的科技企业，致力于研究和开发质子膜电解水技术、阴离子膜电解水技术以及高温电解水技术。
鉴于阴离子膜电解水技术与高温堆技术距离实现商业化尚有距离，因此他们的近期目标被设定为研制适用于质子膜电解水的催化剂。
经过对众多潜在催化剂的测试发现其均不适用，他们很快意识到Pourbaix Diagram早已完成了初步筛选工作。
康毅进指出：“所谓的‘命中注定’的成分实际上并不存在。金属钽的选取亦是如此。然而，早期的实验结果显示，掺入钽金属有时有效，有时无效；而且，通过查阅文献资料，也无法得出明确的结论。这显然不能仅仅归结为‘合成的艺术’。”
因此，他们产生了利用模型材料对氧化钌溶解过程进行深入探究的念头。康毅进补充道：“幸运的是，我们找到了Goddard教授，在当前中美关系紧张的大背景下，唯有这样级别的资深教授敢于与我们携手合作。”
基于对基础模型的研究成果，他们成功对纳米颗粒催化剂进行了进一步的改良，进而使其达到工业应用的标准。
近期，一篇名为《工业水电解用钽稳定氧化钌电催化剂》的论文，在《科学》杂志上发表。
张佳豪，四川大学博士生，与新加坡国立大学的付先彪助理教授以及美国加州理工学院的权旼赫（Soonho Kwon）博士共同署名，作为该论文的第一作者。而四川大学的康毅进教授和美国加州理工学院的William A. Goddard III教授则共同承担了通讯作者的角色。
