Ruthenium Single‐Atom Modulated Protonated Iridium Oxide for Acidic Water Oxidation in Proton Exchange Membrane Electrolysers

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作者
Jialin Tang,Xinyan Liu,Xiaoxia Xiong,Qisheng Zeng,Yuan Ji,Chunxiao Liu,Jiawei Li,Hongliang Zeng,Yizhou Dai,Xinyan Zhang,Chengbo Li,Hong‐Jie Peng,Qiu Mei Jiang,Tingting Zheng,Chih‐Wen Pao,Chuan Xia
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (41): e2407394-e2407394 被引量:95
标识
DOI:10.1002/adma.202407394
摘要

Abstract Proton exchange membrane water electrolysers promise to usher in a new era of clean energy, but they remain a formidable obstacle in designing active and durable electrocatalysts for the acidic oxygen evolution reaction (OER). In this study, a protonated iridium oxide embedded with single‐atom dispersed ruthenium atoms (H 3.8 Ir 1− x Ru x O 4 ) that demonstrates exceptional activity and stability in acidic water oxidation is introduced. The single Ru dopants favorably induce localized oxygen vacancies in the Ir─O lattice, synergistically strengthening the adsorption of OOH* intermediates and enhancing the intrinsic OER activity. In addition, the preferential oxidation of Ru and the electronegativity of the oxygen vacancies significantly stabilize the Ir─O active sites, improving the OER stability. Consequently, the H 3.8 Ir 1─ x Ru x O 4 catalyst shows an overpotential of 255 mV at 10 mA cm −2 and displays exceptional catalytic endurance in acidic electrolytes, surpassing 1100 h, representing a remarkable one‐order‐of‐magnitude increase in stability compared to that of pristine H 3.8 IrO 4 . A proton exchange membrane electrolyser utilizing the H 3.8 Ir 1− x Ru x O 4 catalyst as an anode exhibits stable performance for more than 1280 h under a high current density of 2 A cm −2 .
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