摘要：质子交换膜水电解槽是其中最有前景的技术之一，目前大量研究集中在开发活性更高、更耐用且更具成本效益的催化剂来取代阳极中昂贵的铱，氧化钌是一种主要的替代品，但其稳定性不足。

降低绿色制氢成本是其广泛应用的关键。

质子交换膜水电解槽是其中最有前景的技术之一，目前大量研究集中在开发活性更高、更耐用且更具成本效益的催化剂来取代阳极中昂贵的铱，氧化钌是一种主要的替代品，但其稳定性不足。

尽管在设计掺杂的氧化钌和复合材料以提高稳定性方面取得了显著进展，但在酸性析氧反应中真正失效机制的不确定性阻碍了它们的进一步优化。

2025年1月18日，澳大利亚科廷大学邵宗平教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Undoped ruthenium oxide as a stable catalyst for the acidic oxygen evolution reaction》的研究论文，Jiayi Tang为论文第一作者，邵宗平教授为论文通讯作者。

邵宗平，南京工业大学特聘教授，澳大利亚科廷大学约翰·柯廷杰出教授。邵宗平于1995年从杭州大学毕业；2000年获得中国科学院大连化学物理研究所博士学位；2000年至2002年以访问学者身份在法国科学研究中心里昂催化研究所从事合作研究；2002年至2005年在美国加州理工学院从事博士后研究；2005年进入南京工业大学工作；2010年获得国家杰出青年科学基金资助；2013年担任南京工业大学能源学院院长；2015年担任澳大利亚科廷大学约翰·柯廷杰出教授；2017年入选国家百千万人才工程；2019年入选国家万人计划 。

邵宗平教授在能源储存和环境催化领域长期从事高质量的、创新性的研究。到目前为止，在高温固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、电解水制氢、锂离子电池、太阳能电池、低温催化、水处理、混合导体透氧膜等方向具有丰富的研究经验。

在此，研究人员揭示了氧化钌内部的质子参与能力是导致其不稳定的决定性因素，这可能会导致催化剂粉碎和电极结构崩溃。

研究表明，通过限制体相中的质子参与并稳定反应界面，氧化钌阳极的稳定性显著提高，即使在4 A cm-2的高电流密度下也能稳定运行超过100小时。

这项工作为设计氧化钌基催化剂和阳极以用于实际水电解槽应用提供了一些见解。

图1：PEMWE和RDE系统下的电化学测量

图2：物理和化学性质表征

图3：稳定性测试后催化剂化学状态和CCM结构变化

图4：配位水的表征

图5：氧化钌阳极的稳定性提升

该研究探讨了未掺杂的氧化钌（RuO2）作为酸性析氧反应（OER）中稳定催化剂的应用。

通过限制质子在体相中的参与和稳定反应界面，可以显著提高RuO2阳极的稳定性，即使在4 A cm-2的高电流密度下也能稳定运行超过100小时。

该研究不仅提供了对氧化钌在酸性OER中稳定性差异的深入理解，还为设计更稳定的RuO2基催化剂提供了理论基础和实际可行的解决方案，有望推动绿色制氢生产的规模化应用。

Tang, J., Guan, D., Xu, H. et al. Undoped ruthenium oxide as a stable catalyst for the acidic oxygen evolution reaction.Nat Commun 16, 801 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56188-z

来源：华算科技