質(zhì)子交換膜水電解水(PEMWEs)技術(shù)具有反應(yīng)快、氫純度高、電流密度大、適合可再生能源發(fā)電等優(yōu)點，被認為是一種很有前途的可持續(xù)綠色能源生產(chǎn)技術(shù)。 然而，通過水電解制氫受到陽極析氧反應(yīng)(OER)緩慢動力學(xué)的嚴重限制。此外，由于PEMWEs的陽極OER催化劑需要在低pH、高氧濃度、高電位的工作條件下長時間工作，目前過度依賴于昂貴的銥(Ir)基催化材料(年產(chǎn)量不足9噸)，這阻礙了PEMWEs制氫成本的進一步降低，極大地制約了PEMWEs的發(fā)展和推廣。 近日，西北工業(yè)大學(xué)的韓云虎教授和奧克蘭大學(xué)的王子運教授合作，報道了一種通過摻雜硼(B)原子來調(diào)節(jié)RuO2穩(wěn)定性的策略，實現(xiàn)了具有遠程無序的RuO2催化劑(LD-B/RuO2)的成功制備結(jié)合構(gòu)建的非對稱B-Ru-O基序?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的質(zhì)子交換膜電解水。
制備的LD-B/RuO2具有較高的酸性O(shè)ER性能，在酸性條件下具有175 mV的低過電位和1200 h的低OER降解。 理論計算表明，RDS的切換和強B-Ru相互作用是平衡OER活性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。 我們的材料即使在PEMWE中也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，在1.63 V下達到1.0 A cm-2，在250 mA cm-2電流密度下耐久性近300小時。 這項工作表明，硼化是延長RuO2壽命的有效策略，不僅在三電極系統(tǒng)中，而且在具有明顯不同操作條件和反應(yīng)環(huán)境的PEMWE裝置中也是如此。它提供了一種簡單的方法來實現(xiàn)RuO2催化劑的無序和非對稱，用作穩(wěn)定非Ir基PEMWEs系統(tǒng)。 論文信息 A Long-Range Disordering RuO2 Catalyst for Highly Efficient Acidic Oxygen Evolution Electrocatalysis Guanzhen Chen, Ruihu Lu, Chao Ma, Xuewen Zhang, Ziyun Wang, Yu Xiong, and Yunhu Han 文章的第一作者是西北工業(yè)大學(xué)的博士研究生陳冠震、奧克蘭大學(xué)的博士研究生路瑞虎以及清華大學(xué)馬超 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202411603
