香港理工大学Joule：闪蒸焦耳热构筑电子缓冲型Ir-Ru双单原子对！PEM水电解2.0Acm⁻²稳定1000小时

背景：质子交换膜水电解器是实现绿氢规模化生产的关键技术，但其阳极析氧反应动力学迟缓，依赖昂贵且稀缺的铱基催化剂，而活性更高的钌基催化剂则存在酸性条件下易溶解失活的问题。单原子催化剂虽能降低贵金属用量，但在高电流密度下易发生迁移和聚集，存在活性与稳定性难以兼顾的矛盾。研究目的：为了解决上述矛盾，香港理工大学倪萌教授团队旨在开发一种新型催化剂，以同时提升酸性析氧反应的活性和稳定性，并降低质子交换膜水电解器的制氢成本。结论：该研究通过闪蒸焦耳热技术，在Co₃O₄晶格中成功构筑了Ir-Ru双单原子对。该结构通过Ir-O-Ru桥联产生电子缓冲效应，使电子从Ir定向转移至Ru，从而稳定了高活性的高价Ir并抑制了Ru的过氧化。该催化剂在酸性条件下表现出优异的活性和稳定性，并在质子交换膜水电解器件中以超低贵金属载量实现了工业级高电流密度下的长时间稳定运行，显著降低了制氢成本。