四川大学2025年首篇Science：用于工业水电解的Ta稳定RuO2电催化剂

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01 科学背景 质子交换膜水电解（ PEM-WE ）是所有水电解技术中最具吸引力的，因为它具有高电流密度（因此产氢率高）、高纯度、高压产氢，响应速度快，可与可再生能源轻松耦合。然而， OER 电催化剂的恶劣操作环境（高酸度和高电位）对 PEM-WE 的化学稳定性提出了严格的要求。氧化钌（ RuO 2 ）是 OER 催化剂中第二有吸引力的选择，与 Ir 相比， Ru 具有储量相对较高、成本较低、活性高等优势。然而， RuO 2 的稳定性差，限制了其实际应用。在水电解正常运行中， Ru 在 RuO 2 电催化剂中溶解的法拉第效率约为 0.1% ，比 Ir 在 IrO 2 催化剂中溶解的法拉第效率至少高两个数量级。 为了提高 RuO 2 的性能，寻找新的改性材料以扩展活性和稳定性的结构 - 性能相关性以及建立反应机理至关重要。例如，许多研究表明晶格氧交换参与 OER 过程并是 RuO 2 催化剂溶解 ………………………………