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Die Leistung der kathodischen Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) in der alkalischen Wasserelektrolyse, einer attraktiven Wasserstoffproduktions-technologie, ist stark von effizienten Katalysatoren abhängig. Ruthenium (Ru), das erschwinglicher ist als Platin (Pt) und eine Metall-Wasserstoff-Bindungsstärke hat, die mit der von Pt vergleichbar ist, zeigt eine außergewöhnliche katalytische Aktivität für die alkalische HER. In den letzten Jahren hat sich die Forschung im Bereich der Wasserstoffproduktion durch alkalische Wasserelektrolyse zunehmend auf Ru als Schlüsselmaterie konzentriert. Diese Übersicht diskutiert zunächst die Grundlagen der alkalischen HER, einschließlich der Prinzipien, der Faktoren, die ihre Leistung beeinflussen, und der Regulierungsstrategien zur Verbesserung ihrer Leistung. Der Forschungsfortschritt ruthenium-basierter Katalysatoren für die alkalische HER wird dann mit ausgewählten Beispielen zusammengefasst. Die elektronischen Strukturen verschiedener Ruthenium-Nanopartikel, ruthenium-M (M = Edelmetalle und Übergangsmetalle) heterogener Katalysatoren und ruthenium-basierter Verbindungen werden durch Modulation der Komponenten und Liganden von Ru-Atomen reguliert, um niedrige Wasserdissoziationsenergien und optimale Bindungsenergien für Wasserstoff (H) und Hydroxyl (-OH) Gruppen zu erreichen, wodurch die katalytische Leistung der alkalischen HER verbessert wird. Schließlich werden die Probleme, Herausforderungen und zukünftigen Entwicklungsrichtungen der alkalischen HER vorgeschlagen.
Lin et al. (Sat,) haben diese Frage untersucht.