通過開發(fā)低成本和耐用的堿性氫催化劑來取代傳統(tǒng)的高鉑負載催化陽極，Ni-H2電池技術的發(fā)展對于長期大規(guī)模儲能特別有吸引力。釕(Ru)價格低廉，與氫的結合強度與Pt相近，但是Ru的堿性氫催化活性并不理想。因此，迫切需要一種簡便、綠色的策略來直接制造兼具高催化活性和耐久性的氫催化電極。基于此，中國科學技術大學陳維課題組通過將泡沫鎳浸入氯化釕(RuCl3)溶液中，在室溫下進行自發(fā)反應制備了在泡沫鎳上具有亞2 nm納米Ru納米粒子裝飾的Ni(OH)2層電極(Ru-Ni(OH)2/NF)。在1.0 M KOH溶液中，Ru-Ni(OH)2/NF電極在約102 μg cm-2的低Ru負載量下表現出優(yōu)異的氫活性，具有4.56 mA cm-2的HOR高交換電流密度和極好的HER活性(在電流密度為10 mA cm-2時的HER過電位低至23 mV)。此外，制備的Ni-H自支撐Ru-Ni(OH)2負極電池表現出55 Wh kg-1的高能量密度、良好的倍率性能和出色的耐久性(連續(xù)工作1800小時，容量衰減可忽略不計)。實驗結果和密度泛函理論(DFT)計算表明，泡沫鎳(NF)基材具有很強的電子傳輸能力，并提供了大量的氫氣擴散途徑和催化活性區(qū)域；具有優(yōu)化的氫吸附自由能和由Ru和Ni(OH)2之間的電荷密度交換引起的強相互作用的Ru-Ni(OH)2電極確保了高效HER/HOR性能。該研究為開發(fā)用于未來氫能應用的低制造成本和高性能雙功能氫催化電極提供了啟示。Facile Fabrication of Bifunctional Hydrogen Catalytic Electrodes for Long-Life Nickel-Hydrogen Gas Batteries. Nano Letters, 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04940
