降低制備綠氫的成本是綠氫實現廣泛應用的關鍵。質子交換膜水電解槽是最有希望實現綠氫制備的技術,目前的相關研究主要關注于發展活性更高、更持久、價格更有優勢的催化劑,替代價格昂貴的陽極Ir催化劑。RuO2目前被認為是首選替代催化劑,但是其穩定性不足仍然是個問題。雖然目前人們通過設計摻雜或者復合物的RuO2具有更好的穩定性,但是人們對于酸性OER催化反應的機理并沒有明確的認識,因此阻礙了進一步的催化劑優化。
有鑒于此,科廷大學邵宗平教授等報道質子參與是導致RuO2催化劑不穩定的主要原因,質子參與能夠導致催化劑破碎(pulverization),電極結構坍塌。
本文要點:
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這項研究發現,通過限制質子進入催化劑的體相,并且穩定反應界面,能夠顯著改善RuO2催化劑的穩定性,在4 A cm-2電流密度仍能夠穩定工作長達100 h。
(2)
這項工作提供了Ru氧化物催化劑的設計理念,有助于開發實用性的水電解槽。
參考文獻
Tang, J., Guan, D., Xu, H. et al. Undoped ruthenium oxide as a stable catalyst for the acidic oxygen evolution reaction. Nat Commun 16, 801 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-56188-z
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56188-z