电催化，重磅Science！

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

通讯作者：F. Pelayo García de Arquer

通讯单位：加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2）

Prof. Dr. Pelayo García de Arquer是西班牙巴塞罗那ICFO的项目组组长。在完成他的光电子学博士学位后，他在多伦多大学的萨金特小组做了几年富有成效的博士后研究工作。随后，他被任命为新兴光电应用研究主任，在该领域做出了一些具有高度影响力的贡献。他对绿色技术充满热情，并渴望与有类似抱负的优秀学生和科学家合作。（信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/SkRrBV_IsF06p8DH38v5Uw）

论文速览

析氧反应（OER）是高效节能的水电解制氢和其他太阳能燃料的瓶颈。在质子交换膜水电解(PEMWE)中，贵金属对于该反应的稳定催化通常是必需的。

本研究针对质子交换膜水电解（PEMWE）中析氧反应（OER）的瓶颈问题，提出了一种新型的钨酸钴（CoWO₄）催化剂。该催化剂通过层间剥离和水-氢氧根离子交换策略，实现了高活性和耐久性。

研究显示，该催化剂在酸性条件下具有较低的过电位，能够在1.77 V下稳定运行高达600 h，于以往非贵金属催化剂的活性增长三倍。

图文导读

图1：钴离子在Co₃O₄中的溶解过程以及通过水捕获和氢氧根桥接提高CWO-del-48催化剂稳定性的机理。

图2：通过拉曼光谱、热重分析-质谱联用（TGA-MS）、X射线光电子能谱（XPS）等技术手段，揭示了水分子和氢氧根在CWO-del-48中的捕获和桥接作用。

图3：通过原位拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）计算，探讨CWO-del-48催化剂在OER过程中的活性位点和反应机制。

图4：CWO-del-48催化剂在PEMWE系统中的电化学性能和稳定性。

总结展望

本研究开发的CWO-del-48催化剂在PEMWE中表现出色，具有较低的过电位和高稳定性，为非贵金属催化剂在能源转换和存储领域的应用提供了新的可能性。

通过优化催化剂结构和提高电解性能，有望进一步提高电流密度和稳定性，接近或超越现有的铱基系统。未来的研究将集中在深入理解催化剂溶解动力学、开发全地球丰度金属的PEMWE催化剂以及可回收系统。

文献信息

标题：Water-hydroxide trapping in cobalt tungstate for proton exchange membrane water electrolysis

期刊：Science

DOI：10.1126/science.adk9849

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电催化，重磅Science！

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