更便宜的綠色氫氣
？新型催化劑設計減少了AEM電解槽中的能量損失

  (a) Ru/VO₂-CNF和Ru-CNF的差分電荷密度差異圖，其中黃色和藍色區域分別表示電荷積累和電荷耗竭。(b) 堿性HER過程的吉布斯自由能圖，並在插圖中顯示了相應的過渡態（TS）。(c) 在氫氣溢出過程中不同位置的H*結構。(d) 氫氣溢出過程的能量障礙。(e) Ru/VO₂-CNF的OH-H態的部分態密度（PDOS）。(f) Ru/VO₂-CNF的OH+H態的部分態密度（PDOS）。(g) Ru/VO₂-CNF
、Ru-CNF
、Pt/C和Ru/C的氫氣脫附峰位置與掃描速率的關係圖。(h) 在堿性條件下模擬的HER 2D微觀動力學火山圖，作為(ΔGH∗, ΔGOH∗)的函數。

    平衡氫氣演化過程中的關鍵步驟

    堿性水電解中的氫氣生成依賴於氫氣演化反應（HER）。在陰離子交換膜水電解（AEMWE）中，這一反應包括兩個緊密相關的步驟：分解水分子和生成氫氣。如果其中任何一步變慢

，整體性能都會受到影響。

    許(xu)多(duo)現(xian)有(you)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)隻(zhi)改(gai)善(shan)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)步(bu)驟(zhou)。僅(jin)部(bu)分(fen)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)可(ke)能(neng)會(hui)對(dui)整(zheng)體(ti)產(chan)量(liang)產(chan)生(sheng)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。這(zhe)類(lei)似(si)於(yu)一(yi)個(ge)流(liu)水(shui)線(xian)，某(mou)個(ge)工(gong)人(ren)工(gong)作(zuo)更(geng)快(kuai)，但(dan)下(xia)一(yi)個(ge)工(gong)人(ren)跟(gen)不(bu)上(shang)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)不(bu)平(ping)衡(heng)問(wen)題(ti)，研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)專(zhuan)注(zhu)於(yu)同(tong)時(shi)協(xie)調(tiao)這(zhe)兩(liang)個(ge)步(bu)驟(zhou)。

    研究人員提出了一種輔助驅動策略，將銠（Ru）與二氧化釩（VO₂）結合。通過用VO₂包圍銠的活性位點，催化劑被設計成依次優化水分解步驟（Volmer步驟）和氫氣生成步驟（Heyrovsky步驟）。

    在銠與二氧化釩的界麵處
，V-O-Ru共軛π鍵(jian)的(de)形(xing)成(cheng)動(dong)態(tai)調(tiao)整(zheng)了(le)活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)的(de)電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)。這(zhe)促(cu)進(jin)了(le)更(geng)快(kuai)速(su)的(de)水(shui)分(fen)解(jie)。同(tong)時(shi)
，可(ke)逆(ni)的(de)氫(qing)氣(qi)溢(yi)出(chu)過(guo)程(cheng)幫(bang)助(zhu)調(tiao)節(jie)氫(qing)氣(qi)吸(xi)附(fu)，使(shi)催(cui)化(hua)劑(ji)更(geng)接(jie)近(jin)微(wei)觀(guan)動(dong)力(li)學(xue)模(mo)型(xing)預(yu)測(ce)的(de)最(zui)佳(jia)反(fan)應(ying)條(tiao)件(jian)。

Ru/VO₂-CNF的合成與結構闡明

輔助驅動效應的示意圖，突出其在加速HER過程中的作用