突破酸性析氧反应瓶颈：高熵合金的压应变策略助力高效质子交换膜水电解

《Matter》：Compressive strain in high-entropy alloy for high-performance acidic oxygen evolution

为推进质子交换膜水电解（PEMWE），研究人员致力于开发高效稳定的酸性析氧反应（OER）电催化剂，以解决活性与稳定性难以平衡的问题。他们合成了 RuIr 高熵合金（RuIr - HEA），该催化剂性能优异，有望克服 PEMWE 应用中的活性 - 稳定性权衡问题。

　　开发用于酸性析氧反应（Oxygen Evolution Reaction，OER）的高效且稳定的电催化剂，对于推进质子交换膜水电解（Proton Exchange Membrane Water Electrolysis，PEMWE）至关重要。然而，在活性和稳定性之间取得最佳平衡仍是一项艰巨挑战。研究人员制备出 RuIrFeCoNiMo 高熵合金（RuIr - HEA）催化剂，它通过引入压应变打破了酸性 OER 中活性与稳定性的权衡。所制备的 RuIr - HEA 电催化剂在酸性 OER 中展现出卓越的电催化活性和稳定性。原位光谱分析和计算表明，较大原子半径的 Ir 掺入 Ru - HEA 中，会引起 Ru - Ir 键收缩以及与过渡金属间的压缩。这种独特的压应变结构使 OER 路径从传统的氧吸附机制转变为氧化物路径机制，并通过强化原子间相互作用增强了催化稳定性。RuIr - HEA 在 10 mA cm^?2电流密度下的过电位低至 168 mV，优于 Ru - HEA、Ir - HEA 以及商业 RuO₂和 IrO₂。值得注意的是，配备 RuIr - HEA 的质子交换膜电解槽在 1.86 V 的低电池电压下可达到 2.0 A cm^?2的电流密度，且在 0.5 A cm^?2和 1.0 A cm^?2下能稳定运行 500 小时。这一发现为克服实际 PEMWE 应用中的活性 - 稳定性权衡问题提供了一种有前景的方法。