在科技部“氢能技术”重点专项《光伏/风电等波动性电源电解制氢材料和过程基础》（编号2021YFB4000100）的支持下，华北电力大学刘建国、杨德仁、谭爱东团队在Nature Communications期刊发表题为“Single-faceted IrO₂ monolayer enabling high-performing proton exchange membrane water electrolysis beyond 10,000 h stability at 1.5 A cm^-2”的研究论文，杨德仁为论文第一作者，杨德仁、中国科学院高能物理研究所左守伟、谭爱东、刘建国为论文共同通讯作者。

       商业和实验室合成的 IrO₂催化剂通常具有具有多个面的金红石型结构。理论结果预测，（101）面由于其最低的能垒，在能量上最有利于析氧反应。该材料在三电极体系中10 mA cmgeo^-2电流密度下仅需230 mV过电位，在质子交换膜（PEM）电解槽中2 A cmgeo^-2条件下仅需1.70 V电压。虽然晶面工程主要贡献在于调控本征活性而非稳定性，但单晶面IrO₂单层材料在恒定1.5 A cmgeo^-2条件下展现出超过10,000小时的稳定性（衰减速率3.95 mV kh^-1），并在0.2 mgIr cmgeo^-2负载量下于波动工况中保持1,000小时稳定运行。该研究提出，氨诱导的IrO₂单层晶面工程能够实现晶面依赖的OER性能，并在工业级PEM电解中表现出卓越的稳定性。

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https://www.nature.com/articles/s41467-025-62665-2