PEMWE是绿氢生产的关键技术，但其阳极氧析出反应(OER)环境恶劣且动力学迟缓，极度依赖贵金属铱。传统铱基催化剂的吸附质演化机制(AEM)机制下，反应速率受限于含氧中间体吸附能之间的线性比例关系，存在理论过电位极限。晶格氧机制(LOM)可以通过O-O直接耦合绕过中间体吸附能的线性关系，但会因氧空位的累积引起结构退化失活。因此，如何在低铱载量下平衡高活性与催化剂的结构耐久性，是目前酸性OER领域的关键瓶颈。
近期，中国科学院上海高等研究院绿色氢能与高效储能团队设计并合成了一种具有富IrRu表面和高熵合金内层的超细IrRuCoMnV高熵合金催化剂(HEA@IrRu)，通过多元素协同调控电子结构与界面配位环境，成功将OER路径从AEM切换至具有更高本征活性的LOM。同时，团队巧妙引入Mn、V等亲氧过渡金属元素，通过亲氧元素诱导氧空位快速动态补充的“动态自修复”机制，解决了LOM路径中常见的结构退化失活问题。在PEMWE实际测试中，在Ir载量仅为0.4 mg cm-2的条件下，实现了2000 h以上的超长稳定运行，兼具低贵金属载量、高活性与长寿命，为酸性OER催化剂设计提供了新思路。
图1. HEA@IrRu的OER反应机理与PEMWE电解水性能验证
该成果以“High-Entropy Alloy Navigating the Activity-Durability Trade-off in Low-Iridium Oxygen Evolution Reaction Catalyst“为题发表在Advanced Functional Materials，论文第一作者为中国科学院上海高等研究院硕士生刘梦远，程庆庆研究员、王国樑副研究员、杨辉研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院上海分院人才计划等支持。
