氫氧根交換膜燃料電池陽(yáng)極氫氧化反應(yīng)中Ru基電催化劑的進(jìn)展*

孟凡超，王海斌，孟祥智，胡冠群，李春雷，叢媛媛，趙秋萍

(蘭州理工大學(xué) 石油化工學(xué)院,甘肅 蘭州 730050)

在過(guò)去的幾年里，人們對(duì)于能源的需求不斷增加，導(dǎo)致了化石燃料的消耗不斷增加，環(huán)境污染和氣候變化問(wèn)題也隨之而來(lái)。這些都在迫使人們?nèi)ヌ剿鞲忧鍧嵀h(huán)保的可再生能源。在各種新能源中，由于氫能源有著零污染和能量密度高的特點(diǎn)，使得氫能源備受關(guān)注并被認(rèn)為是最有前途的能源之一。燃料電池可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，且該過(guò)程不受卡諾循環(huán)的影響，具有清潔和能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢(shì)[1]。隨著質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFCs)技術(shù)飛速進(jìn)步，氫燃料電池汽車(chē)一進(jìn)入市場(chǎng)就大受好評(píng)[2]。但是目前的PEMFCs嚴(yán)重依賴于Pt基電催化劑，這限制了其商業(yè)化發(fā)展。氫氧根交換膜燃料電池(HEMFCs)，又稱堿性聚合物電解質(zhì)燃料電池[3](APEFCs)，其由PEMFCs衍生而來(lái)，使用主鏈上接有陽(yáng)離子用來(lái)傳遞OH-的聚合物電解質(zhì)膜替代用來(lái)傳遞H+的全氟磺酸膜，將酸性環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性環(huán)境。就目前而言，HEMFCs也面臨著和PEMFCs同樣的困境，那就是依賴Pt而成本高昂。Pt及其合金仍然是HEMFCs氧還原反應(yīng)(ORR)和氫氧化反應(yīng)(HOR)的最佳電催化劑[4]。對(duì)于HEMFCs陰極ORR，目前已研發(fā)出一些性能優(yōu)異的非貴金屬電催化劑，如Fe-N-C、Co-N-C等可以替代Pt基ORR電催化劑，大大降低燃料電池陰極側(cè)的成本[5]。為了使HEMFCs性能可以與PEMFCs相媲美，需要在陽(yáng)極側(cè)噴涂較高載量的Pt。這是因?yàn)楫?dāng)電解質(zhì)由酸性變?yōu)閴A性時(shí)，Pt的堿性HOR活性降低了近100倍，需提高Pt的載量以加速反應(yīng)速率[6-7]。陽(yáng)極側(cè)成本的提高削弱了陰極低成本的優(yōu)勢(shì)。因此，開(kāi)發(fā)高效、穩(wěn)定、低成本的低Pt或無(wú)Pt堿性HOR電催化劑對(duì)于HEMFCs的發(fā)展至關(guān)重要[8-9]。

盡管在過(guò)去的幾年里陸續(xù)報(bào)道了非貴金屬的堿性HOR電催化劑，但是其催化活性以及穩(wěn)定性依然遜色于貴金屬電催化劑[10]。近年來(lái)，研究學(xué)者們發(fā)現(xiàn)Ru具有豐富的氧化還原電化學(xué)性質(zhì)，且價(jià)格僅為Pt的6%～36%，存在著明顯的成本優(yōu)勢(shì)，是替代Pt的最佳候選者。純金屬Ru，作為堿性HOR電催化劑，因其本身活性不高且在高的陽(yáng)極電勢(shì)下容易發(fā)生氧化[11]。因此圍繞引入其他組分，調(diào)變Ru的電子分布，提高Ru基電催化劑的活性，開(kāi)展了相關(guān)工作。

性能優(yōu)異的Ru基電催化劑的制備依賴于堿性HOR機(jī)理的認(rèn)識(shí)。作者闡述了在堿性介質(zhì)中HOR的電催化機(jī)理，說(shuō)明了影響HOR活性的因素，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了幾十年來(lái)陽(yáng)極Ru基電催化劑的技術(shù)進(jìn)展并對(duì)未來(lái)的研究方向提出了展望。

1 堿性介質(zhì)中HOR的作用機(jī)理

在堿性介質(zhì)中，HOR反應(yīng)過(guò)程可以分為以下3個(gè)步驟。

(1)

(2)

(3)

式中，Had表示吸附態(tài)的氫，*表示電催化劑的活性位點(diǎn)[12]。

反應(yīng)速率決速步驟(RDS)是一系列化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中速率最慢的步驟，改善RDS的速率有利于提高整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的速率[12]。Shinagawa等[13]根據(jù)RDS的不同將堿性HOR反應(yīng)歷程分為T(mén)afel(RDS)-Volmer、Tafel-Volmer(RDS)、Heyrovsky(RDS)-Volmer和Heyrovsky-Volmer(RDS)4類(lèi)。

對(duì)于堿性HOR性能評(píng)價(jià)而言，存在著2個(gè)活性描述符，一個(gè)是氫鍵能(HBE)，另一個(gè)是親氧性(OHBE)。研究學(xué)者們對(duì)于2個(gè)活性描述符在反應(yīng)中僅氫鍵能起決定作用還是共同作用還沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一(見(jiàn)圖1)[14]。

圖1 堿性HOR中HBE和OHBE的理論示意圖

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，反應(yīng)的活性只與氫鍵能有關(guān)。通過(guò)Sabatier[15-17]規(guī)則可知，電催化劑對(duì)H的吸附不能太強(qiáng)也不能太弱，當(dāng)吸附過(guò)強(qiáng)時(shí)中間物質(zhì)的脫附就會(huì)變得困難，然而當(dāng)吸附太弱時(shí)，H的覆蓋度就會(huì)不足。Sheng等[18]贊同HBE理論，認(rèn)為該理論與在酸性介質(zhì)中相同，Had是HOR過(guò)程中唯一的中間吸附物質(zhì)，如果能夠達(dá)到最佳的HBE就可以保持Had的吸附和脫附平衡。因此提出可以通過(guò)改變條件達(dá)到最優(yōu)的HBE從而實(shí)現(xiàn)催化活性的最優(yōu)化。Yan等[19]發(fā)現(xiàn)，Pt的HBE隨著電解質(zhì)pH值的增加而增加，在堿性條件下，Pt的HBE偏離理想狀況，使得HOR活性降低，故其認(rèn)為HBE是HOR的唯一活性描述符。Ohyama[20]課題組探究了Ru3Ir2/C和RuIr/C在堿性溶液中的HOR活性，研究結(jié)果表明在堿性介質(zhì)中Ru3Ir2/C的活性要優(yōu)越于RuIr/C，其主要原因是因?yàn)镽u3Ir2/C的合金化使得其HBE相較于RuIr/C降低了。

另一種觀點(diǎn)是HBE和親氧性共同影響堿性HOR活性。Markovic[21]課題組在研究中發(fā)現(xiàn)，用Ni(OH)2修飾Pt單晶，其在堿性中的活性會(huì)提升大約8倍，將這種活性的提升歸功于親氧組分的引入有利于捕捉含氧物種。Li等[22]在溶液中加入RuCl3時(shí)，Pt/C的活性會(huì)大大提高，認(rèn)為通過(guò)電位掃描，電催化劑表面引入了親氧性強(qiáng)的組分，提高了電催化劑的堿性HOR活性。此外，Strmcnik等[23]也支持隨著親氧位點(diǎn)的增加，電催化劑的堿性HOR活性也會(huì)隨之增加。Duan[24]課題組的研究發(fā)現(xiàn)MoNi4相較于純Ni電催化劑，其活性顯著增加，這是因?yàn)镹i和Mo的合金化降低了HBE，與此同時(shí)引入的Mo增強(qiáng)了親氧性，大大促進(jìn)了Volmer步驟，提高了堿性HOR活性。Alesker等[25]將Pd和Ni的混合納米顆粒(NPs)用作HEMFC的堿性HOR電催化劑，其峰值功率密度(PPD)為0.40 W/cm2是純Pd(0.18 W/cm2)電催化劑的2.2倍。提出在不考慮合金化和電子效應(yīng)的影響下，NPs中Ni的親氧性是提升HOR活性的關(guān)鍵所在。Liu等[26]通過(guò)原位X射線吸收譜(XAS)觀察到了在HOR的電位區(qū)間內(nèi)存在OHad，并進(jìn)一步提出了OHad通過(guò)雙功能機(jī)理促進(jìn)了Volmer步驟進(jìn)而促進(jìn)了堿性HOR反應(yīng)。Ishikawa[27]課題組合成了Ru-Ir/C電催化劑，通過(guò)測(cè)量其Tafel斜率發(fā)現(xiàn)Volmer步驟是HOR的RDS，同時(shí)Tafel步驟也在影響著整個(gè)反應(yīng)，因此提出了堿性HOR反應(yīng)在Ru-Ir電催化劑表面上通過(guò)雙功能機(jī)理而得以增強(qiáng)。當(dāng)然也有學(xué)者對(duì)這個(gè)說(shuō)法提出了異議，稱并非所有的條件下都適用于此機(jī)理，比如Ramaswsamy等[28]就提出了在Pt與Nb、Ni、Cu等過(guò)渡金屬形成的合金表面，在高pH值條件下不是形成Hupd而是一層氧化物，此時(shí)才涉及到HOR雙功能機(jī)理，即Pt-Had與過(guò)渡金屬氧化物上形成的OHad直接發(fā)生反應(yīng)。Liu等[29]同樣發(fā)現(xiàn)只有約0.9 Vvs相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極(vs. RHE)時(shí)，OHad具有更好的穩(wěn)定性，更可能參與到反應(yīng)中，這時(shí)便遵循雙功能機(jī)理。

2 Ru基電催化劑

Ru金屬價(jià)格低廉，是目前有潛力替代Pt的陽(yáng)極電催化劑，吸引了越來(lái)越多的學(xué)者。然而，Ru的堿性HOR活性一直低于Pt，這是由于Ru具有較強(qiáng)的氫鍵能以及親氧性[11]，因此需要引入其他組分，優(yōu)化電催化劑的氫鍵能或親氧性，以提高電催化劑的活性。

2.1 Ru-M合金電催化劑

通過(guò)Ru金屬與其他金屬形成合金作為燃料電池的電催化劑，其堿性HOR電催化劑的活性以及穩(wěn)定性可以得到顯著提高，因?yàn)楹辖鸾M成以及晶體結(jié)構(gòu)的調(diào)變會(huì)改變電催化劑中Ru的電子結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化電催化劑的氫鍵能或親氧性，提高堿性HOR活性。

Papandrew[30]等人基于化學(xué)氣相沉積工藝合成了分散在碳載體上的Ru基RuxMy(M=Pt或Pd)合金電催化劑，表征結(jié)果顯示決速步驟取決于合金材料的選擇，在合成的一系列合金化合物中Ru0.20Pt0.80和Ru0.20Pd0.80表現(xiàn)出最佳活性，碳擔(dān)載的Ru0.20Pt0.80和Ru0.20Pd0.80電催化劑的HOR面積比交換電流密度(j0,s)分別是1.42和0.148 mA/cm2，是Pt/C(0.49 mA/cm2)和Pd/C(0.05 mA/cm2)的3倍。

Ishikawa[27]等人通過(guò)多元醇法合成了碳擔(dān)載的不同金屬比例的Ru-Ir合金納米顆粒電催化劑(Ru-Ir/C)，與Ru/C和Ir/C相比，所有Ru-Ir/C合金電催化劑均表現(xiàn)出更高的活性，這表明合金化可以有效提高堿性HOR活性。當(dāng)Ru/Ir的原子比為2∶3時(shí)，其j0,s大約為0.53 mA/cm2，分別是純Ru和純Ir電催化劑的19.5倍和3.5倍。

Scofield[31]團(tuán)隊(duì)合成了Pt7M3合金納米線(NWs，M=Ru、Fe、Co、Cu、Au)，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)Pt7Ru3NWs表現(xiàn)出最高的HOR活性，在0.05 V vs.RHE條件下表現(xiàn)出了2.2 mA/cm2的活性以及0.493 mA/cm2的面積比活性，優(yōu)異于純Pt NWs(1.38 mA/cm2和0.229 mA/cm2)。

Cong[32]等人通過(guò)濕法浸漬，高溫還原和高溫NH3蝕刻合成了負(fù)載在氮摻雜碳(N-C)上的一系列Pt1-xRux顆粒(見(jiàn)圖2)[31]，在一系列的合成物中Pt0.25Ru0.75/N-C表現(xiàn)出了最高的堿性氫氧化活性，其質(zhì)量比交換電流密度(j0,m)為1 654 A/g PtRu，分別是商業(yè)Pt/C(352 A/gPt)和PtRu/C(1 213 A/g PtRu)的4.7倍和1.4倍。

圖2 Pt0.25Ru0.75/N-C電催化劑的合成示意圖

Wang[33]的課題組為了研究合金化對(duì)于催化活性的影響，合成了Ru-M/C(M=Co、Ni、Fe)電催化劑，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隨著Co、Ni或Fe含量的增加，電催化劑H的吸附/解離過(guò)程的可逆性增強(qiáng)使得HOR活性也隨之增強(qiáng)。其所有的Ru0.95M0.05/C(M=Co、Ni、Fe)電催化劑的活性均高于Ru/C，有的甚至高于Pt/C。Ru0.95Co0.05/C的活性要略高于Ru0.95Ni0.05/C和Ru0.95Fe0.05/C，其j0,m是純Ru的5倍。

Xue[34]等人報(bào)道了一種無(wú)鉑電催化劑Ru7Ni3/C，與先前報(bào)道的Ru基電催化劑相比，其具有優(yōu)異的堿性HOR活性，在0.05 V vs.RHE處的質(zhì)量比活性為9.4 A/mgRu，分別為Ru/C(0.28 A/mgRu)、Pt/C(0.45 A/mgPt)和PtRu/C(3.5 A/mgPt+Ru)的33、21和3倍。在0.05 V vs.RHE處的面積比活性為23.4 mA/cm2，分別是Ru/C(0.67 mA/cm2)、Pt/C(0.93 mA/cm2)和PtRu/C(4.8 mA/cm2)的35、25和5倍(見(jiàn)圖3)[34]。如此優(yōu)異的性能要?dú)w功于Ni與Ru的合金化作用以及表面氧化的Ni物種共同削弱了Ru-H鍵強(qiáng)。

圖3 Ru/C、Pt/C、Ru7Ni3/C和PtRu/C電催化劑在50 mV vs.RHE處的質(zhì)量比活性和面積比活性對(duì)比圖

基于上述的研究表明，Ru與其他金屬的合金化可以有效地調(diào)變Ru的電子結(jié)構(gòu)，從而有效提高了Ru基電催化劑的堿性HOR活性。

2.2 核殼結(jié)構(gòu)Ru基電催化劑

為了能夠?qū)崿F(xiàn)減少電催化劑中貴金屬的負(fù)載量,以降低成本的同時(shí)還能保持高的電催化活性和穩(wěn)定性，研究者們提出了核殼結(jié)構(gòu)電催化劑。核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒是由至少2種相同或不同的物質(zhì)組成的復(fù)合顆粒，其中一種物質(zhì)成為核，另外一種物質(zhì)形成包裹在外面的殼[35]。特殊的顆粒結(jié)構(gòu)能夠很好地保留核心金屬原有的性能，同時(shí)還可以具有外層金屬的特性。這種復(fù)合材料能夠很好地克服單一金屬材料固有的缺陷，使得電催化性能和穩(wěn)定性得到很大地提升，同時(shí)也能有效地解決貴金屬負(fù)載量高導(dǎo)致的成本問(wèn)題。

Xing[36]課題組提出使用欠電位沉積(UPD)方法在Ru納米顆粒上逐層生長(zhǎng)Pt層來(lái)調(diào)節(jié)表面性能，經(jīng)過(guò)重復(fù)的UPD工藝獲得Ru NPs上的Pt多層結(jié)構(gòu)，以此形成以Ru為核、Pt為殼層的核殼結(jié)構(gòu)電催化劑。從Butler-Volmer圖上可以獲得Ru-rGO、Ru-MC(Pt原子單層沉積在Ru NPs) Pt-rGO、Ru-DC(雙層) Pt-rGO、Ru-TC(三層) Pt-rGO和Ru-QC(四層) Pt-rGO電催化劑的j0,s值分別為0.27、1.49、2.41、1.76和1.67 mA/cm2。顯然，所有合成的Ru@Pt核殼電催化劑都有著比Ru-rGO更好的電化學(xué)活性。運(yùn)用循環(huán)伏安法(CV)研究M-H鍵能，結(jié)果表明所制備的一系列核殼結(jié)構(gòu)電催化劑的UPD-Hdes的峰位置較Pt/C發(fā)生了負(fù)移，表明Ru能夠降低Pt-H的鍵能，也在某種程度上解釋了Ru@Pt核殼NPs優(yōu)異的電催化性能。同時(shí)選用了CO溶出伏安法來(lái)探究親氧性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ru-TC Pt-rGO和Ru-QC Pt-rGO上的CO溶出峰隨著Ru核上Pt厚度的增加而正向移動(dòng)，交換電流密度幾乎隨表面親氧性的降低而線性降低?；谶@2個(gè)結(jié)果提出HOR活性是通過(guò)雙功能機(jī)理實(shí)現(xiàn)的。其中Ru提供了吸附OH的活性位點(diǎn)，而附近的Pt原子為Had提供了活性位點(diǎn)而且Pt殼原子與Ru核原子之間的電子相互作用也可能增強(qiáng)了HOR活性。

2.3 Ru-金屬氧化物電催化劑

近幾年研究者們把目光逐漸轉(zhuǎn)移到了金屬-金屬氧化物電催化劑上，因?yàn)椴糠纸饘傺趸镌诟唠娢?、堿性條件下具有良好的穩(wěn)定性。此外，金屬氧化物與金屬電催化劑之間強(qiáng)的相互作用可以在一定程度上改變金屬表面的電子結(jié)構(gòu)從而改變金屬電催化劑的電催化活性，提高金屬電催化劑的穩(wěn)定性。

圖4 Ru@TiO2電催化劑的合成示意圖[37]

Jiang[38]等提出了相間氧化的概念(見(jiàn)圖5)，Ru被TiO2相間氧化，2 nm的Ru簇可以在高達(dá)0.9 V(vs.RHE)的電位下有效地催化HOR，而自身不會(huì)被過(guò)度氧化。所制備的相間氧化電催化劑IO-Ru-TiO2/C的質(zhì)量比活性為907 A/gRu@0.05 V vs.RHE，分別是Ru/C和PtRu/C電催化劑的17.5和1.5倍，其面積比活性為1.13 mA/cm2，分別是Ru/C(0.12 mA/cm2)和Ru-TiO2/C(0.15 mA/cm2)近9.4倍和7.5倍。

圖5 IO-Ru-TiO2/C相間氧化電催化劑的合成示意圖

活性的提高要?dú)w因于形成了豐富的Ru-TiO2界面，界面上產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移將Ru簇氧化為近似Ru4+，從而形成了相對(duì)穩(wěn)定的半填充的4d軌道。這就使得Ru的進(jìn)一步氧化變得困難從而保留了金屬表面。

2.4 載體優(yōu)化的Ru基電催化劑

一般來(lái)說(shuō)，載體本身是不具有電催化性能的，載體主要用于支持活性組分，使電催化劑具有特定的物理性質(zhì)。合適的載體能夠使制得的電催化劑具有合適的形貌、尺寸等，也可以使電催化劑活性組分均勻分散在載體表面，以此獲得更高的電化學(xué)活性比表面積，提高單位質(zhì)量電催化劑的催化效率[39]。載體的不同可以使電催化劑的性能有很大的差異，因此對(duì)于目前來(lái)說(shuō)優(yōu)化電催化劑的載體也是解決目前電催化領(lǐng)域問(wèn)題的方法之一。

Zeng等[40]設(shè)計(jì)了一種具有中孔溝狀通道的介孔碳載體(Meso C)負(fù)載金屬Ru電催化劑。這種優(yōu)化了載體結(jié)構(gòu)的Ru/Meso C電催化劑有著十分優(yōu)異的堿性HOR活性，其質(zhì)量比活性為0.54 mA/μgRu是Ru/C(0.19 mA/μgRu)的2.8倍，其峰值功率密度為1.02 W/cm2，是Ru/C(0.76 W/cm2)的大約1.3倍，甚至可以在相同金屬載量下與商用Pt/C(20wt%)的單池性能相媲美。其課題組是為數(shù)不多的通過(guò)設(shè)計(jì)親水和疏水界面優(yōu)化堿性HOR電催化劑的性能，所涉及的介孔碳載體有著中孔微觀結(jié)構(gòu)，一方面能夠形成外部親水且內(nèi)部疏水表面，從而確保了H2吸附和解離的理想界面環(huán)境，促進(jìn)了氫的氧化。另一方面，多孔通道可以充當(dāng)密閉空間，以防止內(nèi)部預(yù)先錨定的Ru NPs過(guò)度暴露于空氣，從而保留比Ru/C更高比例的Ru金屬態(tài)。這種有效提高HOR活性降低貴金屬負(fù)載量的方式也為日后電催化劑設(shè)計(jì)提供了新思路。

Brkovic等[41]結(jié)合氧化鎢和碳化鎢的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一種新型的電催化劑載體——非化學(xué)計(jì)量的碳化鎢氧化物(WxCyOz)，主要是由非化學(xué)計(jì)量的氧化鎢(WOx)和碳化鎢(WC)組合而成，將其用作Pt-Ru納米顆粒的載體。在研究中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%金屬載量的Pt-Ru/WxCyOz有著比商業(yè)Pt/C更好的電催化活性，在30 mV的HOR過(guò)電位下，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的Pt-Ru/WxCyOz表現(xiàn)出8.33 mA/cm2的動(dòng)力學(xué)電流密度(jk)和0.028 A/mgPt的質(zhì)量比活性，這些性能均優(yōu)異于商業(yè)Pt/C(7.86 mA/cm2和0.197 A/mgPt)。

3 結(jié)束語(yǔ)

首先闡述了堿性HOR的作用機(jī)理，隨后著重總結(jié)了如今運(yùn)用于堿性HOR的Ru基電催化劑，主要包括了Ru-M合金電催化劑、核殼結(jié)構(gòu)Ru基電催化劑、Ru-金屬氧化物電催化劑以及載體優(yōu)化的Ru基電催化劑。盡管近幾年來(lái)堿性HOR電催化劑的研究取得了很大的進(jìn)展，但是就目前來(lái)說(shuō)依然面臨著諸多挑戰(zhàn)。

HBE作為堿性HOR的重要指標(biāo)之一，其很難在電化學(xué)條件下直接獲得，因?yàn)椴皇撬械慕饘俣季哂胁皇芨蓴_的氫吸附/脫附區(qū)，部分金屬的氫區(qū)涉及OH-的吸附。此外，OH-的作用也有待商榷，因此需要其他更實(shí)際有效的光譜方法在電催化條件下分析電催化劑上的HBE以及親氧性與活性之間的關(guān)系。

盡管使用Ru基電催化劑能夠降低陽(yáng)極電催化劑的成本，但是Ru容易氧化，在電位較高的情況下，吸附的含氧物種會(huì)抑制氫的吸附，降低堿性HOR活性。Xue[42]等人曾在其文章中指出在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，HEMFCs可能會(huì)出現(xiàn)偏離正常陽(yáng)極工作條件的情況，比如電池啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)，陽(yáng)極會(huì)暴露在較高的電位下同時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)反向電流，這就對(duì)陽(yáng)極電催化劑在高電位條件下仍需具有穩(wěn)定高效催化HOR有了更高的要求。

為了更好地研究和設(shè)計(jì)堿性HOR電催化劑，可以使用原位技術(shù)實(shí)時(shí)觀測(cè)堿性HOR的催化過(guò)程，探索堿性HOR反應(yīng)中間體，這有助于明確電催化劑的真實(shí)催化活性位點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)高性能的電催化劑提供理論指導(dǎo)[14]。此外，可以借助密度泛函理論認(rèn)識(shí)電催化劑活性位點(diǎn)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步優(yōu)化電催化劑的制備參數(shù)，解決高電位條件下Ru易氧化問(wèn)題，構(gòu)筑具有高交叉頻率、高穩(wěn)定性活性位點(diǎn)的Ru基堿性HOR電催化劑。