在氢气生产中，优化质子交换膜水电解槽的性能至关重要，而设计出既高效又经济的酸性析氧反应（OER）催化剂是实现这一目标的关键。
基于此，2025年3月17日，中国科学技术大学陈维等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Iridium-free High-Entropy Alloy for Acidic Water Oxidation at High Current Densities》的研究论文。
在本研究中，作者提出了一种简单且快速的方法，用于合成一种五元高熵钌基合金（RuMnFeMoCo），以用于酸性环境中的OER反应。
这种不含铱的催化剂表现出170 mV的低过电位和卓越的稳定性，能够在0.5 M H₂SO₄溶液中以10 mA cm⁻²的电流密度稳定运行1000小时。
通过微观结构分析和密度泛函理论（DFT）计算，作者发现加入耐腐蚀元素（如钌、钼和钴）可以显著提高催化剂在酸性条件下的稳定性。
同时，锰、铁和钴的存在显著降低了OER过程中速率决定步骤的能垒，从而加速了OER反应动力学并降低了过电位。
采用RuMnFeMoCo催化剂的质子交换膜水电解槽（PEMWE）能够在500 mA cm⁻²和1000 mA cm⁻²的高电流密度下稳定运行超过300小时，且性能几乎无衰减。
本研究展示了一种通过协同整合多种元素的优势来设计高性能OER电催化剂的策略，有望克服催化剂开发中通常遇到的活性与稳定性之间的平衡问题。
Iridium-free High-Entropy Alloy for Acidic Water Oxidation at High Current Densities，Angew. Chem. Int. Ed., 2025. https://doi.org/10.1002/anie.202503330
