DOI: 10.1016/j.cej.2021.130491

开发具有高活性电催化剂和适当结构的先进电极对水电解制氢的可持续发展至关重要。此外，迫切需要研制出一种活性与Pt相当且价格合理的电催化剂。在此，研究者报告了将Ru2P纳米纤维（NFs）作为高效阴离子交换膜水电解槽（AEMWE）的有效电极材料。通过静电纺丝法能够形成由缠结NFs组成的多孔催化剂层，其显示出具有丰富空间的三维结构。在半电池试验中，Ru2P NFs表现出较高的析氢反应催化活性，与市售Pt/C的活性相当。在单电池试验中，含Ru2P NFs的AEMWE比配备商用Pt/C的AEMWE表现出更高的性能，尤其是在高电流密度区域。这归因于多孔催化剂层的结构优势，其增强了反应物以及产物的质量传递。

图1.合成用于HER的Ru2P NFs和3D多孔垫的示意图。

图2.（a）Ru2P NFs的低倍和（b）高倍放大FE-SEM图像。（c）Ru2P NFs的FE-TEM图像。（d）Ru2P NFs的XRD图谱和（e）EDS光谱以及元素组成。（f）Ru2P NFs的高角度暗场图像和EDS元素映射图像。

图3.（a）Ru2P NFs的XPS全扫描光谱以及元素组成。Ru2P NFs的（b）Ru3p和（c）P2p XPS窄光谱。

图4.Ru2P NFs、RuO2 NFs和Pt/C在（a）0.5M H2SO4和（b）1.0M KOH电解质中的极化曲线。（c）由（a）和（b）获得的-10mA/cm2下的Tafel斜率和HER超电势。

图5.不同制备和操作条件下，由Ru2P/CP正极组成的单电池AEMWE的性能。（a，c，e）极化曲线和（b，d，f）过电位分析分别取决于正极垫片的厚度、正极离聚物负载和KOH流速。

图6.由Ru2P/CP和Pt/C/CP正极组成的单电池AEMWE的性能。（a）极化曲线；插图：Ru2P/CP和Pt/C/CP的横截面FE-SEM图像。（b）由Ru2P/CP和Pt/C/CP正极组成的单电池AEMWE在0.5A/cm2下的奈奎斯特图。使用（c）Pt/C/CP和（d）Ru2P/CP为正极的极化曲线进行超电势分析。

图7.（a）Ru2P/CP和（b）Pt/C/CP正极表面的水滴接触角。（c）Ru2P/CP和Pt/C/CP正极的H2渗透率。