PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Journal of the American Chemical Society· 2025Q1

Elektrotutulmuş RuO 2 -Elektrolit Arayüzeyindeki Arayüzey Suyu Mühendisliği ile Asidik Oksijen Evrimi Elektrokatalizinin İyileştirilmesi

Boosting Acidic Oxygen Evolution Electrocatalysis by Engineering the Interfacial Water at the Electrified RuO 2 -Electrolyte Interface

Juan Zhu, Xingye Sun, Ningdong Feng, Bing Zhao ve diğerleri

Kısa özet

RuO2'ye araya giren bor (B-RuO2) eklenmesi, arayüzey suyu yapısını mühendislikle asidik oksijen evrimi reaksiyonu (OER) kararlılığını artırır, bu da 10 mA cm–2'de 1000 saatten fazla çalışma sağlar.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • RuO2'ye araya giren bor eklenmesi (B-RuO2), katalizör-elektrolit arayüzeyindeki proton difüzyonunu ve hidrojen bağı ağı bağlanabilirliğini artırır.
  • Bor eklenmesi arayüzey suyunu yeniden yönlendirir, bağlanmamış oksijeni Fermi seviyesinden uzaklaştırır ve nükleofilik saldırıyı bastırır.
  • B-RuO2, asidik OER için 10 mA cm–2'de 1000 saatten fazla kararlı çalışma sergiler.
  • Bir PEM su elektrolizöründe, B-RuO2 1.752 V'ta 3.0 A cm–2'ye ulaşır ve 200 saat boyunca 4 A cm–2'de kararlılığını korur.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Rational engineering of the catalyst-electrolyte interface where the electrochemical processes occur to facilitate the proton transfer kinetics is crucial in various electrochemical reactions. Here, we show that the long-term stability of acidic oxygen evolution reaction (OER) catalyzed by RuO 2 can be significantly promoted by engineering the interfacial water structure through interstitial boron (B) insertion (B-RuO 2 ). Experimental results including in situ attenuated total reflectance-surface-enhanced infrared absorption spectroscopy (ATR-SEIRAS), local pH monitoring, and ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations demonstrate that the insertion of boron atoms into the RuO 2 lattice could facilitate the diffusion of protons across the interface by enhancing the connectivity of hydrogen-bond networks, thereby suppressing the continuous oxidative collapse of Ru. Moreover, the interstitial boron insertion could induce interfacial water reorientation and move nonbonding oxygen (O NB ) away from Fermi level (E f ), resulting in decreased O NB and suppressed nucleophilic attack by interfacial H 2 O on O NB, further preventing structural corrosion caused by lattice oxygen loss. Consequently, the obtained B-RuO 2 shows remarkable long-term operational stability, demonstrating over 1000 h of continuous operation at 10 mA cm –2 . When applied in a practical proton exchange membrane water electrolyzer (PEMWE), it achieves a high current density of 3.0 A cm –2 at a voltage of 1.752 V and maintains stable performance at 4 A cm –2 for 200 h. This work provides a novel strategy for regulating the proton diffusion kinetics through engineering the interfacial water structure to promote acidic OER performance.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Journal of the American Chemical Society, 2025 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Yenilenebilir Enerji, Sürdürülebilirlik ve Çevre

Renewable Energy, Sustainability and the EnvironmentEnergy