动氢新能公司的低铱催化剂突破在《自然》期刊上发表
新突破！更便宜、更优越、更快速地制氢方法
《Nature Synthesis》刊登了一项研究成果，该项研究成果的发表团队成员就包括遨问创投被投企业-上海动氢新能（Shanghai Dynamic Hydrogen）的首席科学家郭少军博士以及首席技术官吕帆博士，他们发现了一种新的突破性电解工艺，其制氢效率提高了近 6 倍。
Nature Synthesis 链接:
https://www.nature.com/articles/s44160-023-00444-x
氢能是一种只以水为副产物的清洁能源，随着氢能日益成为我们世界的一部分，业界一直在寻找高效制氢的方法。水电解是制备氢气的最常见方法，但这一过程受限于析氧反应（OER），析氧反应是氧气和氢气分离的一个关键的化学过程，但是它非常缓慢。
为了实现电解，需要贵金属（铂、铱或者钌等）来激活反应。
铱（Ir）和钌（Ru）都是稀有金属，但主要产自南非的铱（500 美元/盎司）却异常稀有，年产量仅约 9 吨。它常见于陨石中，是地壳中含量最少的 9 种稳定元素之一，而金在地壳中的含量是铱的 40 倍。
在这两种金属中，钌（42 美元/盎司）更常见，成本更低，因此更容易获得，这使得氢更易获取。
钌的催化活性优于铱，但在用于制氢的 PEM 电解槽挑战下缺乏稳定性。
遨问创投被投公司动氢新能的吕帆博士和郭少军博士是科研团队的成员，他们发现了一种在电解制氢过程中稳定钌（RU）的方法。
《Nature Synthesis》文章摘要:
电解水制氢技术可储存间歇性可再生能源，是大规模制绿氢的关键技术之一。然而，目前水电解槽的实际运行能量效率较低，其主要原因是受制于阳极氧析出反应（OER）的缓慢动力学。为了提升电解槽的效率且降低其成本，亟需开发高活性和高贵金属利用率的OER电催化剂。
Ru（42美元/盎司）是性能优越的单金属OER催化剂，其价格远低于商业化Ir金属催化剂（500美元/盎司）。Ru的催化性能强烈依赖于其氧化价态，基于其氧化还原所产生的高价态Ru具有很高的催化活性。然而，高价态Ru在水中易溶，导致其催化性能衰减快。设计和开发具有高本征化学结构和电子结构稳定的高价态Ru催化剂有望克服以上问题，但实现其精准合成极具挑战。
理论计算研究表明，Ru SS FeNiPi PHSs中Fe-3d和Ni-3d轨道均与Ru-4d轨道重叠，其有效d-d轨道耦合保证了Ru在氧化和还原过程中保持可逆的化学价态。因此，Ru SS和FeNi磷酸盐载体之间高效的电子转移不仅实现了Ru SS的高价态，同时也抑制高价态Ru SS在HER和OER过程中过渡氧化/还原。使用Ru SS FeNiPi PHSs作为阴阳极电极材料，在很低Ru负载量（0.081 mg cm -2）的工业级电解槽中，实现了在1.78 V的低槽压下高达2000 mA cm -2电流密度，并在1000 mA cm-2 和2000 mA cm-2工业级电流密度下高效稳定运行，该性能是目前已知碱性膜电解槽中的最优性能，是基于商业化Pt//RuO2膜电极的5.7倍。
Fig. 3 | 电子结构表征Ru SS/FeNiPi PHSs。a，Ni 2p XPS光谱分析Ni磷酸盐（NiPi）、FeNi磷酸盐（FeNiPi）和Ru SS/FeNiPi PHSs。b，Fe 2p XPS光谱分析FeNiPi和Ru SS/FeNiPi PHSs。c，d，O 1s（c）和P 2p（d）XPS光谱分析NiPi、FeNiPi和Ru SS/FeNiPi PHSs。e，f，Ru SS/FeNiPi PHSs的XANES光谱（e）和傅里叶变换Ru K边缘EXAFS光谱（f），RuO2和Ru箔。g-i，Ru SS/FeNiPi PHSs（g），RuO2（h）和Ru箔（i）的WT EXAFS信号。
研究结果表明，它是目前已知碱性膜电解槽中的最优性能，超过传统的以铂、钌为基础的系统5.7倍。
此外，以钌为基础的PEM制氢系统也越来越受欢迎。贺利氏（遨问创投LP)与Sibanye-Stillwater共同推出了一种钌基催化剂，用于PEM电解制氢。