在 femtosecond 时间尺度上的质子-电子时间异步使 PEM 电解剂的抗腐蚀低阳极成为可能
Wei Shen1, Fei-Yue Gao2, Xiaogang Sun2
1State Key Laboratory of Natural Product Chemistry, Frontiers Science Center for Rare Isotopes, College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou, China.
Nature nanotechnology
|February 27, 2026
概括
水电解中的阳极腐蚀是由同步的质子和电子转移引起的. 使用CeO2脱这些过程可以防止的溶解,提高催化剂的稳定性超过1400小时.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 质子交换膜水电解 (PEMWE) 需要稳定,低阳极催化剂.
- 阳极腐蚀机制,特别是质子合电子转移 (PCET),人们对其了解甚少.
- 了解PCET对于开发耐腐蚀催化剂至关重要.
研究的目的:
- 在五秒时间尺度上研究PCET的时空动态.
- 为了阐明低催化剂中阳极腐蚀的起源.
- 通过控制 PCET 来开发增强催化剂稳定性的策略.
主要方法:
- 五秒电化学短暂吸收光谱被用来探测PCET动态.
- 该研究的重点是电极表面的基本PCET步骤.
- 二氧化 (CeO2) 作为易斯酸被引入,以修改质子转移通路.
主要成果:
- 阳极腐蚀在极化启动后的100 femtosecond (fs) 内开始.
- 腐蚀是由电极表面同步的质子和电子合驱动的.
- 引入CeO2作为质子通道解了质子和电子动态,防止可溶性Ir6+的形成.
结论:
- 在PEMWE中,阳极腐蚀是由超快,同步的PCET启动的.
- 质子和电子转移的时间解是一种可行的策略,可以提高催化剂的耐用性.
- 由于这种非同步的相互作用,CeO2-IrO2催化剂表现出了特殊的稳定性 (>1,400小时).
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