Ru是質子交換膜水電解槽（PEMWE）中替代Ir陽極電催化劑的價格便宜產品。但是，報道的Ru催化劑PEMWE壽命只有幾十小時，這是因為固有的晶格氧反應性非常高，導致不可抑制的Ru金屬元素溶解以及晶體結構的坍塌。
有鑒于此，北京大學郭少軍教授、駱明川等報道采用大尺寸的耐酸性Pb設計理念。通過誘導釘扎效應，能夠縮小氧原子的傳輸通道，降低Ru氧化物的晶格氧反應性。
Pb-RuO2催化劑在10 mA cm-2具有188±2 mV的低過電位，可以在酸性環境超過1100 h，降解率可忽略不計，為19μV h-1。
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構筑的Pb-RuO2 PEMWE可以在500 mA cm-2穩定的運行超過250 h，且降解率僅為17μV h-1。實驗和理論計算結果表明，由于獨特的6s?2p?4d軌道雜化，Ru-O共價性降低，這增加了晶格氧的損失能，抑制了Ru的過度氧化，從而提高了PEMWE的長期穩定性。
參考文獻
Zhou, C., Li, L., Dong, Z. et al. Pinning effect of lattice Pb suppressing lattice oxygen reactivity of Pb-RuO2 enables stable industrial-level electrolysis. Nat Commun 15, 9774 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-53905-y
