MnO₂-RuO₂异质结催化剂

碱性析氢低过电位

异质结构降低了水解离能垒并调制了Ru位点的d带中心，加速了碱性析氢反应动力学。

Yuqing, Pan · Zechu, Deng · 刘宁 · 代成娜 · 陈标华

Journal of Colloid and Interface Science 2026

参数信息

过电位

22 mV

Tafel斜率

29.7 mV dec⁻¹

电解池电压

1.91 V

稳定性

100 h

技术优势

水解离更快

MnO₂-RuO₂异质结构将水解离能垒从纯RuO₂的0.33 eV降至0.045 eV，显著加速碱性HER动力学。

中间体吸附优化

MnO₂调变Ru活性位点的d带中心，使H*和OH*中间体的吸附/脱附能力得到优化，提升反应动力学。

大电流稳定

以MnO₂-RuO₂为阴极的AEMWE在1000 mA cm⁻²下连续运行超过100小时无显著性能衰减，支撑工业级应用。

应用场景

• 阴离子交换膜水电解：用作AEMWE阴极催化剂，实现安培级电流密度下低槽压和长时稳定运行。
• 碱性析氢反应：在碱性介质中加速水解离和析氢动力学，降低过电位。
• 电解水制氢：高效析氢，降低单位制氢能耗，适合大规模电解水制氢。
• 燃料电池膜电极：异质结构设计原理可借鉴用于燃料电池膜电极催化剂，优化中间体吸附。
• 电催化析氢：通过异质结构工程优化催化局部环境，提升电催化析氢活性。