电解是利用电力从水中产生氢和氧分子的过程。使用质子交换膜(PEM)和可再生能源进行水电解被广泛认为是一种可持续的制氢方法。然而，推进质子交换膜水电解技术的一个挑战是，在质子交换膜水电解过程中，酸性溶液中缺乏高效、低成本和稳定的析氧反应(OER)催化剂。

研究人员开发出一种用于绿色制氢的低成本催化剂

虽然铱基催化剂是一种潜在的解决方案，但金属铱本质上是稀有且昂贵的。或者，钌氧化物(RuO2)提供了一种更实惠且更具反应性的选择，但它们也存在稳定性问题。因此，研究人员正在探索提高RuO2结构稳定性的方法，以开发有前景的OER催化剂，以成功实施制氢技术。

现在，在最近发表在《能源化学杂志》上的一项研究中，由中央大学先进材料工程系HaeseongJang教授领导的一组研究人员开发出了一种有前途的OER催化剂。

该催化剂表示为SAZn-RuO2，​​包含由锌的单原子稳定的RuO2。Jang教授在详细阐述他们的研究时表示：“我们的动机是需要为PEM水电解中的OER寻找高效且具有成本效益的替代电催化剂。根据我们的研究，我们提出了一种涉及单原子Zn掺杂的双工程策略以及引入氧空位以平衡酸性OER过程中的高催化活性和稳定性。”

研究人员通过加热含有钌(Ru)和锌原子的有机骨架，形成具有氧空位(缺少积极改变性能的氧原子)和Zn-O-Ru连接的结构，合成了SAZn-RuO2。

这些连接以两种方式稳定催化剂：加强Ru-O键并从锌原子提供电子以保护钌在OER过程中免受过度氧化。此外，钌原子周围电子环境的改善降低了分子粘附到表面所需的能量，从而降低了反应的能垒。

所得催化剂更加稳定，反应活性没有明显下降，并且显着优于商业RuO2。此外，它需要更少的额外能量(与商用RuO2的270mV相比，过电势低至213mV)并且保持功能的时间更长(43小时，而商用RuO2为7.4小时)。

由于其改进的稳定性和特性，新提出的SAZn-RuO2催化剂有可能影响用于OER的经济高效、活性和耐酸性电催化剂的开发。反过来，这可能有助于降低成本并提高绿色氢的生产，有助于转向更清洁的能源和可持续技术的进步。

“我们相信，这种转变可以彻底改变工业、交通和能源基础设施，并有助于应对气候变化和培育更具弹性和环保意识的未来。这是因为可获取的绿色氢可以通过减轻对社会的变革影响。通过多元化和可持续的能源解决方案，影响环境、创造就业机会并确保能源安全。”

总之，用于酸性OER的高活性和催化稳定的RuO2催化剂具有更高的耐用性和良好的特性，并具有指导实际应用中稳健和活性的非铱基OER电催化剂设计的潜力。