IrW nanochannel support enabling ultrastable electrocatalytic oxygen evolution at 2 A cm−2 in acidic media

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作者
Rui Li,Haiyun Wang,Fei Hu,K.C. Chan,Xiongjun Liu,Zhaoping Lü,Jing Wang,Zhibin Li,Longjiao Zeng,Yuanyuan Li,Xiaojun Wu,Yujie Xiong
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:12 (1): 3540-3540 被引量:192
标识
DOI:10.1038/s41467-021-23907-1
摘要

Abstract A grand challenge for proton exchange membrane electrolyzers is the rational design of oxygen evolution reaction electrocatalysts to balance activity and stability. Here, we report a support-stabilized catalyst, the activated ~200 nm-depth IrW nanochannel that achieves the current density of 2 A cm −2 at an overpotential of only ~497 mV and maintains ultrastable gas evolution at 100 mA cm −2 at least 800 h with a negligible degradation rate of ~4 μV h −1 . Structure analyses combined with theoretical calculations indicate that the IrW support alters the charge distribution of surface (IrO 2 ) n clusters and effectively confines the cluster size within 4 (n≤4). Such support-stabilizing effect prevents the surface Ir from agglomeration and retains a thin layer of electrocatalytically active IrO 2 clusters on surface, realizing a win-win strategy for ultrahigh OER activity and stability. This work would open up an opportunity for engineering suitable catalysts for robust proton exchange membrane-based electrolyzers.
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