氮掺杂氧化钴

千小时不衰减

氮掺杂将氧析出机制从吸附物演化路径切换到晶格氧氧化路径，并产生氧非键态作为电子供体，在提升活性的同时防止结构失稳，从而替代铱催化剂用于阴离子交换膜电解。

Yu, Peng Cheng · 张晓隆 · 张云 · Tao, Nan · 俞洋 · 王化 · Si, Zhang · Gao, Fei · 凡明 · 高敏锐

Journal of the American Chemical Society 2024

参数信息

过电位

240 mV

稳定性

1000 h

电解槽电流密度

1000 mA cm⁻²

电解槽电压

1.78 V

电效率

47.8 kWh kg⁻¹

技术优势

寿命免担忧

氮掺杂产生的氧非键态作为电子供体，防止了结构失稳，碱性电解液中运行1000小时活性衰减可忽略。

不用贵金属

采用储量丰富的钴基氧化物，通过氮掺杂即可替代昂贵的氧化铱，大幅降低阳极催化剂成本。

机制有依据

氮掺杂使析氧反应机制从传统的吸附物演化路径切换到晶格氧氧化路径，并产生氧非键态作为电子供体，同时提高活性和稳定性。

应用场景

• 阴离子交换膜电解水：该催化剂可直接作为AEM电解槽阳极，替代铱基催化剂，降低电解水成本并延长寿命。
• 绿氢制备：通过高效稳定的OER催化剂，使可再生能源制氢更具经济性，推动绿氢大规模生产。
• 碱性析氧反应：氮掺杂调控OER机制，在碱性条件下显著提高活性和稳定性，适合各种碱性电解体系。
• 燃料电池膜电极：该催化剂可用于构建高性能阳极催化层，为燃料电池膜电极提供低成本OER解决方案。