乔世璋/郑尧JACS：弱碱性电解液中稳定阴离子交换膜电解水

阳离子交换膜电解水（AEMWE）是具有前景的大规模绿色制氢技术，但是传统的强碱性环境导致膜加速退化，这导致需要开发弱碱性工作从而实现长期稳定性。

有鉴于此，阿德莱德大学乔世璋教授、郑尧等报道能够在弱碱性电解液具有长时间稳定性的阴离子交换膜电解水。

本文要点要点1.对于弱碱性电解液中较强水解离能垒的Ru是非常理想的电极催化剂，其具有非常强的Ru-H化学键，因此实现非常强的水分子解离性能。但是需要对高*H覆盖度进行均衡考虑，导致缓慢的动力学，限制大电流密度下的持久性并不好。要点2.这项工作开发了Ir-Ru固溶体催化剂，能够在大电流密度下通过氢溢流机理进行快速氢转移动力学，因此以Ir-Ru作为催化剂的AEMWE0.05 M KOH电解液达到1 A cm-2电流密度所需的电池电压仅为1.75 V。要点3.这种弱碱性AEMWE电解槽展示了优异的稳定性（长达1000 h），这个寿命超过了大多数现有报道的结果。同位素标记和原位表征表明*H从Ru位点高效率解离后，向具有更低*H覆盖度的Ir位点溢流和氢脱附，显著改善大电流密度的电解水活性和稳定性。

Haifeng Shen, Fei-Yue Gao, Haobo Li, Jun Xu, Mietek Jaroniec, Yao Zheng*, and Shi-Zhang Qiao*, Durable Anion Exchange Membrane Water Electrolysis in Low-Alkaline Concentration Electrolyte, J. Am. Chem. Soc. 2025

DOI: 10.1021/jacs.5c04194