低 Ru 掺杂 CoOx/CeO2 纳米片阵列

低过电位全解水

利用快速溶液燃烧与低温还原在泡沫铁上生长自支撑异质结催化剂，通过少量钌掺杂、纳米片阵列和丰富氧空位协同提升析氢析氧本征活性和反应动力学。

Yue, Deng · 谭林立 · 74006891 · Bai, Shi · Jinfeng, Sun · Junxia, Guo · Li, Tiantian · 刘岗 · 张少飞

International Journal of Hydrogen Energy 2024

具体参数

析氢过电位

{'zh': '44', 'en': '44'} mV

析氧过电位

{'zh': '212', 'en': '212'} mV

全解水电压

{'zh': '1.44', 'en': '1.44'} V

全解水电压

{'zh': '1.61', 'en': '1.61'} V

耐久性测试电流密度

{'zh': '1000', 'en': '1000'} mA cm⁻²

技术优势

过电位极低

碱性溶液中析氢仅需 44 mV，析氧仅需 212 mV（10 mA cm⁻²），优于大多数已报道氧化物催化剂。

大电流下稳定

对称电解槽在 1000 mA cm⁻² 下运行 100 h 后活性下降有限，能满足实际高密度产氢需求。

低钌用量

仅 3.56 wt% 的钌掺杂即可产生晶格应变和电子结构调控，大幅减少贵金属用量。

可规模化合成

快速溶液燃烧与低温还原工艺简单、耗时短，适合大批量制备自支撑电极。

应用场景

• 碱性电解水制氢：用作碱性电解槽的双功能电极，大幅降低槽压。
• 析氧电催化剂：替代 IrO2/RuO2 等贵金属基析氧催化剂，降低阳极成本。
• 析氢电催化剂：以低过电位驱动析氢，提升碱性电解效率。
• 绿氢生产：基于非贵金属主体和低钌用量，降低绿氢制备成本。