Ru单原子修饰仙人掌状NiCoP催化剂

大电流密度下低过电位

通过单原子钌与双金属磷化物的协同作用，优化电子结构，大幅提升碱性水电解析氢和析氧性能，实现高效全解水。

范金辰 · 夏金山 · Hui, Wang · Hong, Li · Yinghao, Tao · 王光强 · Hao, Weiju · Bi, Qingyuan · 李贵生 · Shen, Xuesong · Lianzhong, Ai

Advanced Energy Materials 2025

参数信息

析氢过电位

8 mV

析氢过电位

240 mV

析氧过电位

375 mV

全解水电压

1.76 V

技术优势

大电流下依然高效

Ru 优化了水解离和 O₂脱附的能量势垒，即使 500 mA cm⁻² 析氢过电位也只有 240 mV，避免了高电流下的电压损失。

OER 活性能重构

Ru 促进磷浸出和表面重构，把反应路径切换到晶格氧机制，析氧在 1 A cm⁻² 下过电位仅 375 mV。

全解水电压够低

同一催化剂用于 AEM 电解槽，80°C 下 0.5 A cm⁻² 时全解水电压仅 1.76 V，接近实际工况需求。

制备只需一步吸附

Ru 单原子通过富磷配位直接锚定在 NiCoP 上，无需复杂合成步骤，易于重现。

应用场景

• 碱性水电解制氢：直接用该电极组装碱性电解槽，高电流下稳定制氢，电压损失小。
• 阴离子交换膜电解槽：双功能催化剂适配 AEM，80°C 下 0.5 A cm⁻² 全解水仅 1.76 V，长期运行。
• 电催化析氢催化剂：钌单原子增强水活化，析氢在 10 和 500 mA cm⁻² 下过电位分别仅 8 和 240 mV。
• 电催化析氧催化剂：钌促进表面重构，转向晶格氧机制，析氧在 1 A cm⁻² 下过电位仅 375 mV。