催化分解NH₃產H₂是建立無碳H₂能源系統的基礎之一，但需要高活性、低溫耐用的NH₃分解催化劑。雖然目前已經設計了各種非貴金屬催化劑，但氨分解仍然在相對較高的溫度(600-850 °C)下進行，這會造成大的能耗和對催化劑產生腐蝕，嚴重限制了催化分解NH₃產H₂的進一步發展和實際應用。

基于此，日本國立物質材料研究所葉金花、廣東省科學院新材料研究所張志波和河北大學李亞光等首次提出了一種Ni單原子(SA Ni/CeO₂)氨分解催化劑，其能夠在加熱和太陽光輻照下有效催化NH₃分解產H₂。

密度泛函理論(DFT)計算表明，由于SA Ni/CeO₂的Ni-N鍵(離子鍵)比Ni納米粒子(共價鍵)弱，在CeO₂上負載的原子Ni位點可以顯著削弱氨裂解的反應勢壘(氨在SA Ni/CeO₂上分裂的能壘(1.21 eV)低于Ni納米粒子(1.77 eV))。因此，通過溶膠-凝膠法合成的SA Ni/CeO₂在300°C下催化氨分解90 h后，H₂產率穩定在3.544 mmol g^-1 min^-1。

此外，結合自制的TiC/Cu基太陽能加熱裝置，在太陽光輻照下SA Ni/CeO₂催化氨氣分解72小時的反應溫度和H₂產率分別為310°C和1.58 mmol g^-1 min^-1。總的來說，，單原子策略是設計高效非稀有催化劑的新策略，并且在研究人員設計的太陽能加熱裝置的輔助下，該系統可能實現在自然太陽輻照下大量生產高質量的綠色氫氣，從而為未來的無碳H₂能源系統的發展奠定了基礎。

Low Temperature Thermal and Solar Heating Carbon-Free Hydrogen Production from Ammonia Using Nickel Single Atom Catalysts. Advanced Energy Materials, 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202459