钌基双功能催化剂

酸性产氢超低过电位

非晶/晶态异质结构协同优化氢析出与氧析出路径，让钌基催化剂在强酸下同时拿到活性与稳定性。

Jia, Wang · 76751594 · Xiang, Yinyu · Wanting, Yue · Sun, Meiling · Sun, Jie · 李俊升

Nano Energy 2025

参数信息

HER过电位

13.9 mV

OER过电位

162.1 mV

PEM电解槽电压

1.71 V

钌d带中心

−2.31 eV

技术优势

酸性析氢过电位低

d 带中心下调至 −2.31 eV，促进了 H2 脱附，10 mA cm⁻² 下过电位只有 13.9 mV。

打破析氧活性-稳定性跷跷板

异质结构引出平行 OER 路径，包括 Ru-O-Co 双金属晶格氧机理和吸附氧演化机理，高活性下仍能保持稳定。

电解槽电压低

作为阴阳极双功能催化剂，PEM 电解槽在 1 A cm⁻² 电流密度下电池电压仅 1.71 V。

酸性双功能一体化

同一异质结构对 HER 和 OER 都表现出超低过电位，可直接用作电解槽阴阳极，无需两种催化剂。

应用场景

• 质子交换膜电解水：在质子交换膜电解槽中替代铱基催化剂，兼顾酸性高活性和长寿命。
• 酸性析氢：作为酸性析氢阴极，以 13.9 mV 超低过电位产氢，降低电解能耗。
• 酸性析氧：作为酸性析氧阳极，以 162.1 mV 过电位工作并保持稳定，破解活性衰减。
• 电解槽膜电极：用于膜电极组件，双功能特性简化制备，降低电解槽成本。