氢作为一种高能量密度、高效率的清洁能源，是满足未来全球能源需求的最有前景的化石燃料替代品之一。氢燃料电池是一种将氢能高效地转换为电能的能量转换技术。尽管目前最流行的燃料电池技术仍然是质子交换膜燃料电池（PEMFC），但由于阴离子交换膜和非贵金属氧还原（ORR）催化剂的显著发展，以及PEMFC阴极和阳极需要大量Pt基催化剂这一缺点，导致AEMFC越来越受到行业和研究人员的关注。然而，为了使AEMFC的性能达到与PEMFC相当的水平，阳极HOR催化剂需要达到最先进的Pt基HOR催化剂的标准，并且还需要低成本和耐CO中毒。因此，开发低成本、高活性、抗CO中毒的非Pt基HOR催化剂对AEMFCs的开发至关重要。

西北工业大学黄维院士团队韩云虎教授课题组在钌基HOR电催化领域取得重要进展，研究团队通过简单的浸渍和热解的方法制备了一种负载在氮掺杂碳纳米管上，由RuCo稀合金纳米颗粒和Ru/Co单原子组成的混合催化剂（(RuCo)_NC+SAs/N-CNT）。该电催化剂在碱性电解质中展现出良好的HOR活性（J_{k, m}= 7.35 A mg_Ru^-1）和高稳定性。作者还证明了，HOR活性的提高是由于RuCo稀合金纳米颗粒与Ru/Co单原子的共存共同优化了催化剂表面的*H、*OH和*CO吸附，并且HOR发生的主要发生在稀合金位点上，单原子的存在进一步提高了稀合金位点的催化活性。当(RuCo)_NC+SAs/N-CNT应用于AEMFC阳极时最高峰值功率密度可达1.98 W cm^-2，而贵金属载量仅为0.1 mg_Ru cm^-2，超过了大多数以贵金属为阳极催化剂的AEMFC所能达到的峰值功率密度，证实其拥有拓展AEMFC应用的潜力。该工作进一步证明了*H、*OH和*CO在催化剂表面的吸附对其催化性能有较大程度的影响，应对其进行合理调控，也揭示了Ru在AEMFC中的巨大应用潜力，并为今后碱性HOR电催化剂的开发提供了参考。研究成果以“Dilute RuCo Alloy Synergizing Single Ru and Co Atoms as Efficient and CO-Resistant Anode Catalyst for Anion Exchange Membrane Fuel Cells”为题发表在化学领域国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.上，西北工业大学柔性电子研究院韩云虎教授，奥克兰大学王子运教授与中科院上海应用物理所甘涛研究员为本文的共同通讯作者。在读硕士研究生崔智博、奥克兰大学任章豪与清华大学马超为该论文的共同第一作者。

该研究得到了国家自然科学基金，中央高校基础科学研究资金以及陕西省自然科学基金青年项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202404761

（文字：崔智博 审核：王学文）