目前加快開發(fā)持久性和價格讓人接受的可持續(xù)能源技術(shù)通常受到對于這些非貴金屬材料性能衰減問題的理解非常有限的限制。在酸性質(zhì)子交換膜燃料電池和水電解槽中，人們通常認(rèn)為金屬Co是不穩(wěn)定的成分，通常需要使用貴金屬或者其他穩(wěn)定劑進行結(jié)合。
有鑒于此，斯坦福大學(xué)Thomas F. Jaramillo、Michaela Burke Stevens等報道為了理解Co不穩(wěn)定的原理，通過在線實驗平臺于ICP-MS結(jié)合，研究電化學(xué)測試過程中的物種溶解，并且于離線表征技術(shù)結(jié)合。
本文要點：
（1）
在不同的條件下（電催化、時間、氣體飽和、離子濃度）下，表征Co的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)于傳統(tǒng)化學(xué)熱力學(xué)預(yù)測結(jié)果不同的穩(wěn)定性，表明相比于以往的認(rèn)識，具有新型穩(wěn)定機理和催化劑性能降解機理。其中，Co具有HER活性，比熱力學(xué)相比，具有~300 mV更高的穩(wěn)定性。
此外，在氧化環(huán)境，Co能夠同時發(fā)生HER反應(yīng)和ORR反應(yīng)，但是具有不同的形貌變化以及溶解機理。在開路電壓下，在沒有氧的環(huán)境下，催化劑的溶解速率降低22倍。最后，在更極端的條件下，Co在發(fā)生大量溶解之后變得穩(wěn)定，這個結(jié)果表明微環(huán)境的高濃度Co2+能夠形成穩(wěn)定CoHO2表面。
（2）
總之，這些結(jié)果能夠促進改善催化劑的設(shè)計，用于開發(fā)更穩(wěn)健和價格可接受的催化劑，利用可再生能源，并且促進開發(fā)有助于材料應(yīng)用的策略。
參考文獻
Ashton M. Aleman, Colin F. Crago, Gaurav A. Kamat, Aniket S. Mule, Jaime E. Avilés Acosta, Jesse E. Matthews, Nathaniel Keyes, Ryan T. Hannagan, Adam C. Nielander, Michaela Burke Stevens*, and Thomas F. Jaramillo*, Multimodal In Situ Characterization Uncovers Unexpected Stability of a Cobalt Electrocatalyst for Acidic Sustainable Energy Technologies, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c16707
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c16707
