同时提高质子交换膜水电解 (PEMWE) 中阳极析氧反应 (OER) 催化剂的活性和稳定性仍然是一个显著的挑战。

在这里，上海电力大学Yu-Lin Min，中科大俞书宏院士，Min-Rui Gao报道了一种含有氧空位的铬掺杂二氧化钌，称为 Cr_0.2Ru_0.8O_2-x，它在 10 mA cm⁻² 时以 170 mV 的过电位驱动 OER，并在酸性介质中稳定运行超过 2000 小时。

文章要点

1）实验和理论研究表明，Cr 掺杂剂和氧空位的协同作用会诱导一种非常规的掺杂剂介导的羟基溢出机制。这种从 Cr 掺杂剂到 Ru 活性位点的动态羟基溢出将速率决定步骤从 OOH* 形成转变为 O₂ 形成，从而大大提高了 OER 性能。此外，Cr 掺杂和氧空位在稳定 Ru-O-Cr 结构模式中的表面 Ru 和晶格氧方面也发挥着至关重要的作用。

2）当组装成实用的 PEMWE 装置的阳极时，Cr_0.2Ru_0.8O_2-x 在安培级电流密度和 60 °C下可实现超过 200 小时的长期耐用性。

参考文献

Shen, Y., Zhang, XL., Qu, MR. et al. Cr dopant mediates hydroxyl spillover on RuO2 for high-efficiency proton exchange membrane electrolysis. Nat Commun 15, 7861 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-51871-z

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51871-z