​四单位联合AM：耐腐蚀高熵非贵金属电极在酸性介质中析氧的研究

可再生能源驱动的电解水是一种很有前途的零排放制氢技术，为了实现可持续的氢经济，需要用耐腐蚀的非贵金属催化剂取代贵金属基催化剂。钝化元素和具有催化活性的元素的组合是同时获得高耐腐蚀性和高催化活性的关键。

基于此，富山县立大学Wakisaka Mitsuru，大阪大学Ohto Tatsuhiko，高知工科大学Fujita Takeshi，筑波大学Ito Yoshikazu等人（共同通讯）研究了在析氧反应（OER）过程中，从元素的自选择和目标反应条件下结构的自重构的角度出发，提出了一种只使用非贵金属元素设计高熵合金的新方法。

通过准原位电化学x射线光电子能谱研究了外加电压对非贵金属合金（Ti，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Zr，Nb和Mo）腐蚀行为的影响，其条件与用于质子交换膜电解的条件相似。此外，还确定了非贵金属合金中协同效应的来源：

(1) 准原位电化学x射线光电子能谱表明，Ti, Zr, Nb和Mo对钝化有显著作用，而Cr，Ni和Co在潜在循环过程中参与氧化还原过程；

(2)密度泛函理论（DFT）计算表明Cr，Co，Ni，Mn，Fe增强了催化活性。通过电化学测量对四元（Ti，Zr，Nb和Mo）和五元（Cr，Mn，Fe、Co和Ni）合金的性能评价支持了这些结果，自选/重构多元合金在质子交换膜（PEM）式电解水相似条件下表现出良好的性能，在稳定性试验中没有明显的降解。这验证了合金在实际的PEM电解条件下作为电极时的耐腐蚀性。

本文的研究结果表明，元素的协同自选择和表面结构的自重建可以通过最小化昂贵和漫长的试错过程来加速多元素合金的设计和计算模拟。所得的非贵金属电极在施加的电压循环中具有高稳定性，可用于可再生电力驱动的质子交换膜型电解槽，特别是风能。由于可扩展（约100公斤/次）和低成本（300-400美元/公斤）的材料工艺，如电弧熔化和球磨，非贵金属高熵合金催化剂可以成为一种具有成本效益的贵金属替代品，特别是在单位成本较低的可再生电力地区。

更广泛地说，具有高催化活性的耐腐蚀多元素合金将是取代贵金属催化剂的关键，不仅用于质子交换膜型水电解槽，而且用于其他类型的电解槽、电解槽系统和电池。

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.