来源：ScienceDirect
质子交换膜水电解 （PEMWE） 为生产“绿色”氢气提供了一条理想的途径，这是“净零”电力最有前途的能源载体。近年来，Ru 基催化剂因其较高的本征活性和与 Ir 基催化剂相比相对较低的成本而受到广泛关注，但稳定性差阻碍了其实际应用。在这里，我们开发了一种超细的“半结晶”Y 掺杂 RuO2由于离子半径和价不匹配，在 PEMWE 中表现出异常活跃和稳定的性能，1 A cm−2在 1.64 V 下，在 0.5 A cm 下可延长稳定性超过 300 小时−2.性能的大幅增强归因于更高效、更稳定的双位点耦合机制以及 Y 掺杂诱导的丰富活性位点密度。这种方法为进一步开发 PEMWE 的高活性和稳定催化剂提供了一种有效的策略。
在催化作用中，活性和稳定性通常是成反比的，特别是对于在酸性介质下生成氢气的水氧化反应 （WOR）。在这里，我们展示了离子失配诱导的半结晶 Y0.3如0.7O2产生异常活跃和稳定的 WOR 性能。不匹配的离子半径和 Y 之间的化合价3+和 Ru4+导致超细结晶和非晶域的强键合杂化纳米结构。短距离有序结构还导致相邻距离缩短，这有助于实现更高效、更稳定的双站点耦合机制，在 10 mA cm 处具有 170 mV 的极低过电位−2在酸性电解质中延长稳定性超过 300 小时。负载催化剂的质子交换膜 （PEM） 水电解槽表现出出色的性能，仅需 1.64 V 即可达到 1 A cm−2并在 0.5 A cm 下稳定运行−2超过 300 小时，展示了其在 PEM 电解中实际应用的突出潜力。