Ru单原子催化剂

活性超商用Pt/C

将Ru单原子锚定在富氧空位ZrO2-x/C载体上，在碱性介质中实现氢氧化反应的高活性和高稳定性。

Zhang, Xiaojuan · 汪春昌 · 曹文俊 · Qingqing, Zhu · Cheng, Chao · Zheng, Jun · Haijuan, Zhang · 黄守国 · 于一 · 葛炳辉 · 宋冬生 · Fan Yameng · Cheng, Zhenxiang

Advanced Science 2025

参数信息

质量活性

6789.4 mA mgRu-1

活性提升倍数（vs Ru/C）

67

活性提升倍数（vs Pt/C）

42.5

技术优势

活性远超商业Pt/C

在50 mV下质量活性为6789.4 mA mgRu-1，是商业Pt/C的42.5倍，大幅降低贵金属用量。

解决单原子稳定性难题

将Ru原子嵌入ZrO2-x/C中形成单原子位点，并通过DFT证实优化了HBE和OHBE，降低Ru位点毒性，从而提升稳定性。

优化反应路径

DFT模拟揭示Ru与ZrO2-x/C的协同作用同时优化了氢结合能和羟基结合能，降低氢氧化反应能垒。

应用场景

• 阴离子交换膜燃料电池：提供高活性、高稳定性的碱性HOR催化剂，降低铂依赖，提升AEMFC性能和耐久性。
• 碱性氢氧化反应电催化剂：作为碱性HOR电催化剂，大幅提升质量活性，并解决单原子位点稳定性问题，推动碱性燃料电池商业化。
• 单原子电催化剂：展示单原子与氧化物载体协同设计策略，通过调控电子结构和结合能实现高活性和高稳定性，为单原子电催化剂设计提供新思路。