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同時(shí)提高質(zhì)子交換膜水電解 (PEMWE) 中陽(yáng)極析氧反應(yīng) (OER) 催化劑的活性和穩(wěn)定性仍然是一個(gè)顯著的挑戰(zhàn)。

在這里，上海電力大學(xué)Yu-Lin Min，中科大俞書宏院士，Min-Rui Gao報(bào)道了一種含有氧空位的鉻摻雜二氧化釕，稱為 Cr_0.2Ru_0.8O_2-x，它在 10 mA cm^?2 時(shí)以 170 mV 的過電位驅(qū)動(dòng) OER，并在酸性介質(zhì)中穩(wěn)定運(yùn)行超過 2000 小時(shí)。

文章要點(diǎn)

1）實(shí)驗(yàn)和理論研究表明，Cr 摻雜劑和氧空位的協(xié)同作用會(huì)誘導(dǎo)一種非常規(guī)的摻雜劑介導(dǎo)的羥基溢出機(jī)制。這種從 Cr 摻雜劑到 Ru 活性位點(diǎn)的動(dòng)態(tài)羥基溢出將速率決定步驟從 OOH* 形成轉(zhuǎn)變?yōu)?O₂ 形成，從而大大提高了 OER 性能。此外，Cr 摻雜和氧空位在穩(wěn)定 Ru-O-Cr 結(jié)構(gòu)模式中的表面 Ru 和晶格氧方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

2）當(dāng)組裝成實(shí)用的 PEMWE 裝置的陽(yáng)極時(shí)，Cr_0.2Ru_0.8O_2-x 在安培級(jí)電流密度和 60 °C下可實(shí)現(xiàn)超過 200 小時(shí)的長(zhǎng)期耐用性。

參考文獻(xiàn)

Shen, Y., Zhang, XL., Qu, MR. et al. Cr dopant mediates hydroxyl spillover on RuO2 for high-efficiency proton exchange membrane electrolysis. Nat Commun 15, 7861 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-51871-z

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51871-z