通过批量与表面双重改性技术来稳定在2 A cm?2电流密度下运行的RuO2阳极，在质子交换膜电解（PEMWE）体系中应用

《Advanced Materials》：Bulk and Surface Dual-Modification for Stabilizing RuO2 Anode in 2 A cm?2 PEMWE Operation

　　

摘要

RuO₂是质子交换膜水电解器（PEMWE）中用于氧气析出反应（OER）的一种有前景的替代材料，可以替代IrO₂。然而，到目前为止，只有基于Ir氧化物或IrRu氧化物的阳极能够在工业应用中承受2 A cm^?2的电流密度并保持稳定运行。不含Ir的RuO₂阳极由于耐久性较差，成为其实际应用的主要障碍。虽然人们已经广泛探讨了通过金属掺杂来稳定Ru的价态，但新的证据表明，RuO₂阳极的失效机制是多因素引起的，涉及物理和化学降解两个方面。这凸显了需要采取策略来同时稳定催化剂的内在结构和反应界面。在这里，我们报道了一种双重改性方法：通过Cr掺杂修改催化剂体相并对其进行Si表面改性，从而同时提高RuO₂阳极在PEMWE中的活性和稳定性。Cr掺杂可以调节Ru的价态状态，促进电荷转移并抑制Ru的过度氧化；而Si表面改性则通过抑制催化剂重构和保护Cr掺杂剂来稳定反应界面。经过改性的催化剂能够在2 A cm^?2的电流密度和1.65 V的电压下在PEMWE中稳定运行。这项工作为开发基于RuO₂的催化剂和电极用于PEMWE提供了新的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

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