Operando Insights into Bridging Oxygen‐Driven RuO x Lattice Collapse and its Mitigation Strategy for Durable Industrial PEMWE

介电谱 材料科学 催化作用 阳极 电化学 光谱学 X射线吸收光谱法 空位缺陷 电极 兴奋剂 价(化学) 氧化物 吸收光谱法 电解 分析化学(期刊) 红外光谱学 化学 扩展X射线吸收精细结构 化学物理 阴极 电子能量损失谱 氧气 电解水 原电池 氧气输送 无机化学 动能 同步加速器 电催化剂 超快激光光谱学
作者
Jun Xu,Chun-Chuan Kao,Fei-Yue Gao,Pengtang Wang,Haifeng Shen,Zekang Wang,Yao Zheng,Shi-Zhang Qiao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e20766-e20766
标识
DOI:10.1002/anie.202520766
摘要

Abstract Ruthenium oxide (RuO x ) is a promising anode catalyst for proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE), but its degradation mechanism, especially under practical ampere‐level operation, remains elusive. Herein, we established a device‐level diagnostic framework to investigate the evolution of RuO x . Operando PEMWE‐based X‐ray absorption spectroscopy (XAS) revealed a progressive negative shift of the Ru K‐edge. Extended X‐ray absorption fine structure (EXAFS) analysis further showed a pronounced decrease in both Ru–O and Ru–O–Ru coordination, revealing that irreversible loss of bridging oxygen (O bridge ) triggers the final catalyst deactivation. Guided by these insights, we demonstrated that low‐level Ir doping in Ru 0.9 Ir 0.1 O x could notably increase the O bridge vacancy formation energy and thus stabilize the Ru–O framework. Under identical PEMWE operating conditions, the Ru valence state and coordination environment in Ru 0.9 Ir 0.1 O x remain relatively stable. In‐cell electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and distribution of relaxation time (DRT) analyses confirmed that this structural stabilization strategy effectively maintains low electrode kinetic and proton transport resistances across a range of cell voltages, enabling stable operation at industrially relevant ampere‐level current densities. Finally, the resulting Ru 0.9 Ir 0.1 O x catalyst achieves 1.74 V at 3 A cm −2 and stably operates for 500 h at 1 A cm −2 , outperforming most reported Ru‐based anodes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
SciGPT应助太清采纳,获得10
刚刚
冲俨完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
屋檐伴星泽完成签到,获得积分20
1秒前
管某发布了新的文献求助10
2秒前
果果关注了科研通微信公众号
2秒前
wyling发布了新的文献求助10
3秒前
throb完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
赘婿应助奋斗易真采纳,获得10
3秒前
3秒前
5秒前
领导范儿应助悦耳海亦采纳,获得10
5秒前
龚成明发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
打打应助虚心若之采纳,获得10
7秒前
7秒前
8秒前
星之宇痕发布了新的文献求助10
8秒前
清脆稀完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
LS-GENIUS发布了新的文献求助10
10秒前
薄冰完成签到,获得积分10
11秒前
多情的忆之完成签到,获得积分10
12秒前
throb发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
Pena完成签到,获得积分10
13秒前
深情安青应助淡淡红茶采纳,获得10
14秒前
沉默的觅海完成签到,获得积分10
14秒前
科目三应助康利文采纳,获得10
15秒前
鹿立轩发布了新的文献求助10
15秒前
小烦同学完成签到,获得积分10
16秒前
一一发布了新的文献求助10
16秒前
zzdai发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
Yoeyvol发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7288210
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8907927
关于积分的说明 18853069
捐赠科研通 6957035
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3208837
关于科研通互助平台的介绍 2378652
邀请新用户注册赠送积分活动 2184657