Facilitating alkaline hydrogen evolution reaction on the hetero-interfaced Ru/RuO2 through Pt single atoms doping

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作者
Yiming Zhu,Malte Klingenhof,Chao Gao,Toshinari Koketsu,G. Weiser,Yecan Pi,Shangheng Liu,Lijun Sui,Jingrong Hou,Jiayi Li,Hao Jiang,Limin Xu,Wei‐Hsiang Huang,Chih‐Wen Pao,Mingjie Yang,Z. Hu,Peter Strasser,Jiwei Ma
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45654-9
摘要

Exploring an active and cost-effective electrocatalyst alternative to carbon-supported platinum nanoparticles for alkaline hydrogen evolution reaction (HER) have remained elusive to date. Here, we report a catalyst based on platinum single atoms (SAs) doped into the hetero-interfaced Ru/RuO2 support (referred to as Pt-Ru/RuO2), which features a low HER overpotential, an excellent stability and a distinctly enhanced cost-based activity compared to commercial Pt/C and Ru/C in 1 M KOH. Advanced physico-chemical characterizations disclose that the sluggish water dissociation is accelerated by RuO2 while Pt SAs and the metallic Ru facilitate the subsequent H* combination. Theoretical calculations correlate with the experimental findings. Furthermore, Pt-Ru/RuO2 only requires 1.90 V to reach 1 A cm-2 and delivers a high price activity in the anion exchange membrane water electrolyzer, outperforming the benchmark Pt/C. This research offers a feasible guidance for developing the noble metal-based catalysts with high performance and low cost toward practical H2 production.
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