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第一作者：Ranit Ram, Lu Xia, Hind Benzidi, Anku Guha

通訊作者：F. Pelayo García de Arquer

通訊單位：加泰羅尼亞納米科學(xué)和納米技術(shù)研究所（ICN2）

Prof. Dr. Pelayo García de Arquer是西班牙巴塞羅那ICFO的項目組組長。在完成他的光電子學(xué)博士學(xué)位后，他在多倫多大學(xué)的薩金特小組做了幾年富有成效的博士后研究工作。隨后，他被任命為新興光電應(yīng)用研究主任，在該領(lǐng)域做出了一些具有高度影響力的貢獻(xiàn)。他對綠色技術(shù)充滿熱情，并渴望與有類似抱負(fù)的優(yōu)秀學(xué)生和科學(xué)家合作。（信息來源：https://mp.weixin.qq.com/s/SkRrBV_IsF06p8DH38v5Uw）

論文速覽

析氧反應(yīng)（OER）是高效節(jié)能的水電解制氫和其他太陽能燃料的瓶頸。在質(zhì)子交換膜水電解(PEMWE)中，貴金屬對于該反應(yīng)的穩(wěn)定催化通常是必需的。

本研究針對質(zhì)子交換膜水電解（PEMWE）中析氧反應(yīng)（OER）的瓶頸問題，提出了一種新型的鎢酸鈷（CoWO₄）催化劑。該催化劑通過層間剝離和水-氫氧根離子交換策略，實現(xiàn)了高活性和耐久性。

研究顯示，該催化劑在酸性條件下具有較低的過電位，能夠在1.77 V下穩(wěn)定運(yùn)行高達(dá)600 h，于以往非貴金屬催化劑的活性增長三倍。

圖文導(dǎo)讀

圖1：鈷離子在Co₃O₄中的溶解過程以及通過水捕獲和氫氧根橋接提高CWO-del-48催化劑穩(wěn)定性的機(jī)理。

圖2：通過拉曼光譜、熱重分析-質(zhì)譜聯(lián)用（TGA-MS）、X射線光電子能譜（XPS）等技術(shù)手段，揭示了水分子和氫氧根在CWO-del-48中的捕獲和橋接作用。

圖3：通過原位拉曼光譜和密度泛函理論（DFT）計算，探討CWO-del-48催化劑在OER過程中的活性位點(diǎn)和反應(yīng)機(jī)制。

圖4：CWO-del-48催化劑在PEMWE系統(tǒng)中的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性。

總結(jié)展望

本研究開發(fā)的CWO-del-48催化劑在PEMWE中表現(xiàn)出色，具有較低的過電位和高穩(wěn)定性，為非貴金屬催化劑在能源轉(zhuǎn)換和存儲領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。

通過優(yōu)化催化劑結(jié)構(gòu)和提高電解性能，有望進(jìn)一步提高電流密度和穩(wěn)定性，接近或超越現(xiàn)有的銥基系統(tǒng)。未來的研究將集中在深入理解催化劑溶解動力學(xué)、開發(fā)全地球豐度金屬的PEMWE催化劑以及可回收系統(tǒng)。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Water-hydroxide trapping in cobalt tungstate for proton exchange membrane water electrolysis

期刊：Science

DOI：10.1126/science.adk9849

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/23/48a50a498b/

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