Cr-Ir氧化物催化剂实现PEM电解槽中高电流密度酸性析氧

水电解绿色制氢是实现全球碳中和使命的关键。用于析氢和析氧反应（oxygen evolution reaction, OER）的电催化剂能够在高电流密度下良好工作，是实现高效绿色水电解槽制氢的前提。然而，由于OER电催化剂具有很强的阳极极化效应和强烈的酸性腐蚀，开发高活性、耐用的OER电催化剂仍然是一个难题。要解决这一问题，关键是开发一种活性强和耐用的电极，以提高催化活性和抗腐蚀能力。

CrO₂–0.16IrO₂电催化剂的合成及结构表征

在这里，清华大学刘碧录、余强敏、中国科学院Chai Guoliang等人报道了一种新型的铬铱氧化物电催化剂。该催化剂具有高活性IrO₂与耐腐蚀的CrO₂之间的强耦合作用，可以优化OER的中间吸附能，增强Ir-O键，从而使其具有较高的活性和耐久性。因此，该催化剂在低电池电压下能提供超高电流密度，并且在质子交换膜电解槽中具有良好的稳定性。该电解槽的制氢成本低于美国能源部2026年的目标。这项工作不仅为生产高效稳定的电催化剂提供了一种新的策略，而且使其在工业电解槽中的实际应用成为可能。

CrO₂–0.16IrO₂ 电催化剂在25 ℃高电流密度下的酸性OER性能。

该电催化剂只需425 mV的超低过电位便可达到2 A cm^-2的酸性析氧电流密度，并在1 A cm^-2中稳定运行100小时后的降解率可忽略不计。在工业条件下，作者使用该催化剂的质子交换膜电解槽仅需1.63 V即可达到1 A cm^-2，1.73 V即可实现2 A cm^-2。

氢气生产的相应电力成本计算为每公斤氢气0.87美元，其达到了美国能源部的要求（每公斤氢气2.0美元）。该工作不仅介绍了一种生产高效稳定电催化剂的新策略，而且表明了它们在工业电解槽中的潜在应用。