钌基电催化剂在碱性氢氧化反应机理研究取得进展

氢氧化反应（HOR）是阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）中的基本反应。在碱性条件下，HOR反应的动力学受到Volmer步骤M-Had+OH-→M+H2O+e-的限制。当前，AEMFCs的HOR半反应仍面临以下挑战：1）开发低成本且高活性的无铂（Pt）阳极催化剂以满足进一步商业化的需求；2）研究碱性条件下的HOR反应机理以设计高活性的催化剂。钌（Ru）因具有与Pt类似的性质和较低廉的价格，被视为铂基催化剂的潜在替代品。与其它过渡金属一样，Ru比Pt更亲氧，并且在较低的阳极电位下优先形成Ru-OHad或者Ru-Oad物种。这导致Ru在阳极电位范围内保持无氧化物表面，使其与Had中间体的键合变得困难，从而显著降低了HOR反应的活性。因此，迫切需要新的策略来解决Ru基催化剂在HOR中活性不足的问题。另一方面，如何获取反应界面处的分子演化信息，以充分阐明碱性HOR的机理，仍然具有挑战性。