张华彬AM：动态氧化还原诱导局部电荷累积加强质子交换膜电解
学术
2025-01-04 20:31
上海
质子交换膜（PEM）电解槽的阳极OER反应动力学缓慢，因此需要过电势促进电子转移以及化学键的切断和生成。传统的电催化反应关注于电子转移效应，但是对于在过电势作用下的电荷累积问题没有深入研究。有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）张华彬教授等报道电压作用对电荷累积的影响，将Mn掺入IrO2调节局部电子结构和吸附。要点1. 施加的电压导致催化活性位点产生动态氧化还原反应，导致电催化剂表面电荷累积。在电压下，Mn的氧化导致发生OER反应前发生明显的赝电容，促进Ir位点的OER反应动力学。同时，氧空位形成能增加，能够阻碍晶格氧的活化。要点2. 装配优化材料后的PEM电解槽在2.0 A cm-2的电压为1.637 V，能够稳定工作800 h，性能衰减仅为19.4 μV h-1。这项工作为研究金属氧化物催化剂在酸性环境的性质提供帮助，有助于开发通过动态氧化还原产生电容现象增强催化反应性能的策略。Bin Chang, Yuanfu Ren, Nan Mu, Shouwei Zuo, Chen Zou, Wei Zhou, Linrui Wen, Huabing Tao, Weijia Zhou, Zhiping Lai, Yoji Kobayashi, Huabin Zhang, Dynamic Redox Induced Localized Charge Accumulation Accelerating Proton Exchange Membrane Electrolysis, Adv. Mater. 2025DOI: 10.1002/adma.202405447https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202405447
