MnO_x/IrO_x como electrocatalisador selectivo de la evolución del oxígeno en la solución de cloruro ácido

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La reacción de evolución del oxígeno (OER) y la reacción de evolución del cloro (CER) son procesos electroquímicos cruciales.
• El OER es vital para la conversión de energía solar (descomposición del agua), mientras que el CER es clave para la producción química.
• El logro de la selectividad de los REA frente a los REA, especialmente en medios ácidos, es un reto debido a los intermediarios catalíticos vinculados.

Objetivo del estudio:

• Investigar la selectividad OER frente a la CER de los catalizadores de óxido de manganeso (MnO_x).
• Explorar el potencial del MnO_x como catalizador selectivo de la OER en las soluciones de cloruro ácido.

Principales métodos:

• Electrodeposición de películas delgadas de MnO (∼5-20 nm) en el óxido de iridio hidratado/carbono vítreo (IrO_x/GC).
• Voltametría de anillo-disco giratorio para evaluar la actividad catalítica y la selectividad.
• Espectrometría de masas electroquímica en línea (OEMS) para identificar productos de reacción.
• Caracterización ex situ mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectroscopía fotoeléctrica de rayos X (XPS).

Principales resultados:

• La deposición de MnO_x en IrO_x/GC redujo drásticamente la selectividad de CER del 86% al <7% en 30 mM Cl^-.
• La película de MnO_x funciona como un catalizador altamente selectivo para el OER.
• Los análisis SEM, TEM y XPS sugieren que la película de MnO actúa como una capa superior permeable, no como una fase catalíticamente activa en sí misma.

Conclusiones:

• Las películas finas de MnO _x suprimen efectivamente la reacción de evolución del cloro en los electrodos basados en IrO _x.
• El mecanismo de la capa superior MnO_x implica obstaculizar el transporte de iones de cloruro en lugar de la actividad catalítica directa.
• Este enfoque ofrece una estrategia prometedora para mejorar la selectividad de los REA en los sistemas electroquímicos relevantes para la conversión de energía.