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儲量豐富并且能夠在酸性環(huán)境穩(wěn)定進(jìn)行OER的電催化劑是PEM電解槽的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

有鑒于此，中國科學(xué)院大連化物所肖建平、日本理化學(xué)研究所RIKENRyuhei Nakamura、李愛龍等通過優(yōu)化MnO₂的晶格氧，從而能夠在PEM電解槽和1 M H₂SO₄酸性體系和1000 mA cm^-2電流密度條件下進(jìn)行持續(xù)的電催化OER反應(yīng)，電催化穩(wěn)定工作時間達(dá)到1個月。

主要內(nèi)容

（1）

我們通過錐型(pyramidal)晶格氧替換為平面(plan)氧原子，從而能夠提高M(jìn)nO₂的電催化反應(yīng)壽命。平面氧原子具有更強(qiáng)的Mn-O化學(xué)鍵，因此能夠阻礙Mn離子溶解。我們通過理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)晶格氧的溶解是MnO₂催化劑失活的主要原因，平面氧原子的溶解比錐型晶格氧的溶解在能量上減小0.2 eV。

（2）

優(yōu)化的MnO₂電催化劑在PEM電解槽表現(xiàn)優(yōu)異的性能，在電勢為2 V達(dá)到2000 mA cm^-2電流密度，而且在200 mA cm^-2電流密度能夠穩(wěn)定工作1000 h。本文研究拓展了高儲量元素在PEM電解槽中的應(yīng)用，能夠減少人們對Li的依賴。

參考文獻(xiàn)

Kong, S., Li, A., Long, J. et al. Acid-stable manganese oxides for proton exchange membrane water electrolysis. Nat Catal (2024)

DOI: 10.1038/s41929-023-01091-3

https://www.nature.com/articles/s41929-023-01091-3