可再生能源驅(qū)動的電解水是一種很有前途的零排放制氫技術(shù)，為了實現(xiàn)可持續(xù)的氫經(jīng)濟，需要用耐腐蝕的非貴金屬催化劑取代貴金屬基催化劑。鈍化元素和具有催化活性的元素的組合是同時獲得高耐腐蝕性和高催化活性的關(guān)鍵。

基于此，富山縣立大學(xué)Wakisaka Mitsuru，大阪大學(xué)Ohto Tatsuhiko，高知工科大學(xué)Fujita Takeshi，筑波大學(xué)Ito Yoshikazu等人（共同通訊）研究了在析氧反應(yīng)（OER）過程中，從元素的自選擇和目標(biāo)反應(yīng)條件下結(jié)構(gòu)的自重構(gòu)的角度出發(fā)，提出了一種只使用非貴金屬元素設(shè)計高熵合金的新方法。

通過準(zhǔn)原位電化學(xué)x射線光電子能譜研究了外加電壓對非貴金屬合金（Ti，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Zr，Nb和Mo）腐蝕行為的影響，其條件與用于質(zhì)子交換膜電解的條件相似。此外，還確定了非貴金屬合金中協(xié)同效應(yīng)的來源：

(1) 準(zhǔn)原位電化學(xué)x射線光電子能譜表明，Ti, Zr, Nb和Mo對鈍化有顯著作用，而Cr，Ni和Co在潛在循環(huán)過程中參與氧化還原過程；

(2)密度泛函理論（DFT）計算表明Cr，Co，Ni，Mn，F(xiàn)e增強了催化活性。通過電化學(xué)測量對四元（Ti，Zr，Nb和Mo）和五元（Cr，Mn，F(xiàn)e、Co和Ni）合金的性能評價支持了這些結(jié)果，自選/重構(gòu)多元合金在質(zhì)子交換膜（PEM）式電解水相似條件下表現(xiàn)出良好的性能，在穩(wěn)定性試驗中沒有明顯的降解。這驗證了合金在實際的PEM電解條件下作為電極時的耐腐蝕性。

本文的研究結(jié)果表明，元素的協(xié)同自選擇和表面結(jié)構(gòu)的自重建可以通過最小化昂貴和漫長的試錯過程來加速多元素合金的設(shè)計和計算模擬。所得的非貴金屬電極在施加的電壓循環(huán)中具有高穩(wěn)定性，可用于可再生電力驅(qū)動的質(zhì)子交換膜型電解槽，特別是風(fēng)能。由于可擴展（約100公斤/次）和低成本（300-400美元/公斤）的材料工藝，如電弧熔化和球磨，非貴金屬高熵合金催化劑可以成為一種具有成本效益的貴金屬替代品，特別是在單位成本較低的可再生電力地區(qū)。

更廣泛地說，具有高催化活性的耐腐蝕多元素合金將是取代貴金屬催化劑的關(guān)鍵，不僅用于質(zhì)子交換膜型水電解槽，而且用于其他類型的電解槽、電解槽系統(tǒng)和電池。

Corrosion-resistant and high-entropic non-noble-metal electrodes for oxygen evolution in acidic media, Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202207466.

https://doi.org/10.1002/adma.202207466.