质子交换膜水电解法（PEMWE）是一种最节能的低温电解法，可将间歇性可再生能源转化为稳定的氢能。然而，酸性条件和正的半电池电位导致的累积腐蚀环境使得催化剂材料需要具有高固有活性和稳定性。

近日，韩国中央大学Soo-Kil Kim，韩国科学技术院Jinwoo Lee，Hoyoung Kim提出了一种策略，利用表面工程获得的协同效应，通过调节电子性质和纳米结构，在实际和苛刻的PEMWE操作条件下，同时提高双金属电催化剂的活性和稳定性。

文章要点

1）研究人员通过吸附H诱导共沉积核壳结构的IrNi-Ir结构，在多孔传输层上直接制备了蒲公英孢子结构的三维自负载IrNi电催化剂。随后的脱合金化生成了一个高度多孔的纳米结构的Ir基骨架，在很宽的pH范围内对析氧反应(OER)和析氢反应(HER)具有很强的耐受性。

2）在酸性电解液中，即使在200 mA cm^-2恒定工作50 h（OER）或5000次电位循环（HER）后，其在10 mA cm^-2下仍表现出248 mV（OER）和15 mV（HER）的过电位，且具有极高的稳定性。当用于PEMWE的双功能催化剂（0.67 mg cm^-2）时，在2.0 V的槽电压下可获得6.5 A cm^-2的电流密度。此外，在2 A cm^-2的极端恶劣的测试条件下，100 h的降解率仅为1.58 mV h^-1，从而验证了单个电池的非凡稳定性。

这项研究首次报道用一种简单的方法制备出如此高性能和稳定性的双功能催化剂，有助于PEMWE的商业化。

参考文献

Kyeong-Rim Yeo, et al, A highly active and stable 3D dandelion spore-structured self-supporting Ir-based electrocatalyst for proton exchange membrane water electrolysis fabricated using structural reconstruction, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/d2ee01042a

https://doi.org/10.1039/d2ee01042a