刘碧录/柴国良EES：CrO2和IrO2之间强耦合，助力CrO2-0.16IrO2实现高电流密度酸性OER

由可持续电力驱动的水电解为生产绿色氢能并减少碳排放提供了一种有前途的策略。在各种水电解技术中，质子交换膜(PEM)电解槽因其电流密度大、能量转换效率高和氢气纯度高等优点而收到广泛关注。

到目前为止，对在高电流密度下阴极析氢电催化剂的活性和耐久性方面的研究取得了许多进展。然而，开发在高电流密度下具有优异性能的阳极OER催化剂密度仍具有挑战性，这影响了PEM电解槽效率和寿命，阻碍了其工业应用。

近日，清华大学刘碧录和中科院福建物构所柴国良等报道了一种在CrO₂上的孔洞中加入IrO₂产生具有强偶联界面的Cr-Ir氧化物电催化剂，该催化剂表现出高活性和稳定性。

实验结果和理论计算表明，所制备的CrO₂-IrO₂催化剂上的活性IrO₂与耐腐蚀CrO₂之间存在强耦合，减小了Ir-O键的长度，并优化OER中间体的吸附能，显著提高了催化剂的活性和耐久性。

因此，得益于CrO₂和IrO₂之间的强耦合，优化的CrO₂-0.16IrO₂电催化剂在0.5 M H₂SO₄解质中电流密度达到2 A cm⁻²时的OER过电位仅为425 mV；该催化剂中的Ir负载量仅为50 μg cm⁻²，但其表现出较高的质量活性(762 A g_Ir^-1)，并且其在1 A cm⁻²电流密度下连续运行100小时而没有发生明显的活性下降，优于商业IrO₂电催化剂。

此外，使用CrO₂-0.16IrO₂催化剂组装的PEM电解槽达到1和2 A cm^-2电流密度时仅需1.63 和1.73 V的电池电压，表明其具有巨大的的工业应用潜力。综上，该项研究中报道的催化剂设计策略可以扩展到其他材料系统和电化学反应，有助于推进PEM在工业所需的高电流密度下的实际应用。

A Robust Chromium-iridium Oxide Catalyst for High-current-density Acidic Oxygen Evolution in Proton Exchange Membrane Electrolyzers. Energy & Environmental Science, 2023. DOI: 10.1039/D3EE01192E