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
- 77atıf
- Q1SCImago
- 2025yıl
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 ↗
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 etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Yenilenebilir Enerji, Sürdürülebilirlik ve Çevre
Renewable Energy, Sustainability and the EnvironmentEnergy