在质子交换膜水电解槽（PEMWE）中，析氧反应（OER）一直是阻碍绿色氢气可持续生产的巨大挑战，其受到反应动力学缓慢、过电位高以及耐久性差等问题的制约。
基于此，2025年3月23日，中国科学院福建物质结构研究所温珍海、黄钧衡等人在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Engineering High-Density Grain Boundaries in Ru0.8Ir0.2Ox Solid-Solution Nanosheets for Efficient and Durable OER Electrocatalysis》的研究论文。
在此，作者通过一种新颖的材料设计克服了这些障碍：在固溶体 Ru0.8Ir0.2Ox 超薄纳米片中战略性地构建高密度晶界。这些精心设计的晶界和协同的 Ir-Ru 相互作用，降低了 Ru 原子的配位数，并优化了电荷分布，从而增强了纳米片的催化活性和稳定性，这一点通过在酸性电解液中仅需 189 mV 的过电位即可实现 10 mA cm⁻² 的电流密度得到了验证。
原位电化学技术结合理论计算揭示了 OER 遵循吸附演化机制，证明了晶界工程和电子调制在加速反应动力学中的关键作用。最为显著的是，Ru0.8Ir0.2Ox 在 PEMWE 中展现出卓越的工业级性能，在 2 V 时电流密度可达 4.0 A cm⁻²，并且在 500 mA cm⁻² 下能够稳定运行超过 1000 小时。这一效率将氢气生产成本降低至每公斤 0.88 美元。
这项工作标志着在设计高效、耐用的 OER 催化剂方面迈出了变革性的一步，为氢气生产技术提供了一条有前景的途径，并推动了全球向可持续能源的转型。
Engineering High-Density Grain Boundaries in Ru0.8Ir0.2Ox Solid-Solution Nanosheets for Efficient and Durable OER Electrocatalysis, Advanced Materials, 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202501607
