質(zhì)子交換膜電解水制氫（PEMWE）具有能耗低、效率高、氫氣品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，尤其是對(duì)寬波動(dòng)的快速響應(yīng)，可自洽于可再生能源波動(dòng)性，是綠色氫能發(fā)展的重要方向。但是PEM制氫，尤其是陽極目前嚴(yán)重依賴貴金屬Ir作為催化劑，用量較大，成為制約該技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵“卡點(diǎn)”之一。盲目降低貴金屬載量易造成活性位點(diǎn)數(shù)量驟減、薄催化層結(jié)構(gòu)坍塌以及電子傳導(dǎo)路徑斷裂，因此如何大幅降低Ir基催化劑用量（≤ 0.5 mg_Ir?cm^-2）是PEM制氫走向規(guī)模應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。

中科院上海高等研究院楊輝研究員團(tuán)隊(duì)與寧波中科科創(chuàng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過在Nb₂O₅載體材料均勻引入微量Ce原子，并表面負(fù)載超小IrOx顆粒 (＜2 nm)，構(gòu)建一種具備強(qiáng)“金屬氧化物-載體”相互作用的負(fù)載型Ir基催化劑(IrOx@Ir/Ce-Nb₂O₅)。于載體材料中進(jìn)行Ce原子摻雜，既提升載體與活性中心間的電子轉(zhuǎn)移能力，同時(shí)保證Ir/IrOx活性材料的晶格完整性，避免催化活性快速衰減。該催化劑酸性析氧反應(yīng)過電位僅275 mV@10 mA cm^-2，并在膜電極實(shí)際工況下表現(xiàn)出良好的活性與穩(wěn)定性，正持續(xù)檢測(cè)低載量下的長周期壽命（0.3 mg_Ir?cm^-2）。

圖1 ?IrOx@Ir/Ce-Nb₂O₅催化劑相關(guān)結(jié)構(gòu)與電化學(xué)表征

圖2 ?IrOx@Ir/Ce-Nb₂O₅催化劑反應(yīng)機(jī)理分析