燃料电池在碱性环境下可以使用不含铂族金属（PGM）的催化剂和价格低廉的双极板，从而显著降低成本。然而，在所研究的不含PGM的催化剂中，只有少数镍基材料在碱性条件下具有催化氢氧化反应（HOR）的活性，而且这些催化剂在高阳极电位下由于生成了氢氧化镍而迅速失活。

近日，中科大高敏锐教授报道了一种镍-钨-铜（Ni_5.2WCu_2.2）三元合金，其在碱性电解液中表现出与Pt/C基准相当的HOR催化活性。

文章要点

1）研究人员首先将泡沫铜浸泡在1M KOH中进行阳极氧化处理，以在整个衬底上生长Cu(OH)₂纳米线，然后用Ni(NO₃)₂·6H₂O、(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀·xH₂O和CO(NH₂)₂在130 °C去离子水中水热处理靛蓝泡沫8 h，得到绿色NiW-Cu(OH)₂前驱体，接着在500 °C氢气/氩气（H₂/Ar：5/95）气氛中退火1 h，以获得三元Ni-W-Cu合金。得益于简单的合成过程，研究人员利用放大反应器合成了3 cm×10 cm的Ni-W-Cu合金泡沫合金，产品的保真度良好，具有潜在的工业级应用前景。

2）实验结果显示，与可逆氢电极相比，Ni_5.2WCu_2.2纳米管（NTs）催化剂上获得了高达0.3 V的阳极电位，并且在20 h以上具有良好的操作稳定性。此外，Ni_5.2WCu_2.2 NTs催化剂还表现出了Pt/C催化剂所不具备的优良的抗CO能力。

3）实验和理论研究发现，镍、钨和铜协同作用，为优化氢键和氢氧键创造了有利的合金化表面，并改善了抗氧化性，从而提高了HOR催化活性。其超高效率超过了以前所报道的不含PGM的HOR催化剂。

参考文献

Qin, S., Duan, Y., Zhang, XL. et al. Ternary nickel–tungsten–copper alloy rivals platinum for catalyzing alkaline hydrogen oxidation. Nat Commun 12, 2686 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-22996-2

https://doi.org/10.1038/s41467-021-22996-2