由于缺乏高性能、低成本的阳极氢氧化反应催化剂，这严重制约了高性价比氢氧化物交换膜燃料电池的开发。

近日，北京化工大学庄仲滨教授，Yushan Yan，Wei Zhu报道了一种Ru₇Ni₃/C无铂催化剂，其在旋转圆盘电极和膜电极组件的测试中都表现出了优异的氢氧化反应活性。

文章要点

1）研究人员采用简单的水热法制备了RuxNiy纳米颗粒（NPs）。所得NPs的Ru/Ni比可以通过Ru和Ni金属源的比例来控制。形貌表征显示，这些NPs的平均尺寸约为22 nm，并且由约5 nm的较小的NPs组成。研究人员将as-Ru₇Ni₃ NPs负载在高比表面积碳上，然后在200 ℃的空气中煅烧得到负载型催化剂Ru₇Ni₃/C。

2）旋转圆盘电极实验测得Ru₇Ni₃/C催化剂的氢氧化反应质量活性和比活性分别是Pt/C的21倍和25倍，是PtRu/C的3倍和5倍。采用Ru₇Ni₃/C阳极的氢氧化物交换膜燃料电池在H₂/O₂中，95 °C时的峰值功率密度可达2.03 W cm⁻²以及在H₂/Air（无CO₂）的1.23W cm⁻²，超过了使用PtRu/C阳极催化剂时的峰值功率密度，且具有良好的耐久性，在100 h以上的电压损失小于5%。

3）研究发现，Ru与Ni的合金化削弱了Ru的氢键结合，表面Ni氧化物的存在增强了水的吸附，使Ru₇Ni₃/C具有较高的氢氧化反应活性。

通过使用Ru₇Ni₃/C催化剂，阳极成本可以比目前最先进的PtRu/C降低85%，使其在经济型氢氧化物交换膜燃料电池中具有良好的应用前景。

Xue, Y., Shi, L., Liu, X. et al. A highly-active, stable and low-cost platinum-free anode catalyst based on RuNi for hydroxide exchange membrane fuel cells. Nat Commun 11, 5651 (2020).

DOI: 10.1038/s41467-020-19413-5

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19413-5