质子交流膜水电解制氢（PEMWE）具有低能耗、宽功率动摇和高动态呼应等优势，被认为是耦合可再次出产的动力绿电制绿氢的优选技能。可是，PEMWE高度依靠高用量铂族金属，限制了其规划使用。近来，中国科学院上海高级研讨院杨辉团队在PEMWE低贵金属催化研讨方面获得开展。
在阴极催化剂研讨方面，该团队经过自发堆积，在部分氧化的Ru纳米粒子外表合成了Cl配体和Ru协同安稳的Pt单原子催化剂——Pt1Cl0.5/Ru-NPs@RuOx。这一催化剂展现出优异的析氢反响（HER）功能。HER过电位仅13.2 mV，低于商业Pt/C催化剂。在PEMWE使用中，该催化剂Pt用量降至10 μg/cm2，选用Nafion 115膜在2 A/cm2电流密度下电解电压为1.76 V，并在1 A/cm2下安稳运转超1000小时，且运转后Pt原子未见聚会。研讨显现，Cl配体与Ru载体的协同效果构成安稳的Pt-Cl-Pt配位结构，突破了Pt单原子催化剂器材使用安稳性的瓶颈。相关效果宣布在《德国使用化学》上。
在阳极催化剂研讨方面，该团队经过硫掺杂改性IrO2，完成了氧分出反响途径从传统吸附演化机理向晶格氧机理的切换。硫掺杂诱导IrO2晶格胀大，构成非键氧态作为电子牺牲剂，在进步催化活性的一起保持了Ir-O键级的安稳性。团队经过这一催化剂将Ir用量从1.0~1.5mg/cm2降至0.3 mg/cm2，选用Nafion 115膜与GORE 80μm膜在2.0 A/cm2电密下电解电压分别为1.77 V与1.69 V，且在1.0 A/cm2下运转1000小时电压衰减率仅为16.6 μV/h。相关效果宣布在《先进资料》上。
上述两方面的效果分别从阴极Pt单原子安稳化和阳极Ir基催化剂机理调控动身，下降了PEMWE对贵金属的依靠，为绿氢规划化出产奠定了技能根底。
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