Análisis microkinético del rendimiento de la evolución del oxígeno en las diferentes etapas de la degradación del...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El rendimiento de la electrólisis de agua de la membrana de intercambio de protones depende en gran medida de la microkinética de la reacción de evolución del oxígeno.
• Los electrocatalizadores de dióxido de rutilo-iridio (IrO2) nanoparticulados ofrecen un equilibrio de actividad y estabilidad debido a la formación efectiva de especies superficiales intermedias.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un modelo dinámico de microkinética para el análisis de las interacciones de los procesos superficiales en electrocatalizadores de IrO2.
• Identificar experimentalmente los valores microkinéticos y termodinámicos para las nanopartículas de IrO2 verdaderamente prístinas y degradadas.

Principales métodos:

• Se estableció un detallado modelo dinámico microkinético.
• Validar el modelo utilizando la voltametría cíclica.
• Analizó los pasos de adsorción, desprotonación y separación de oxígeno que limitan el volumen de ventas de la reacción.

Principales resultados:

• Identificó la adsorción de agua, la desprotonación impulsada por el potencial y el desprendimiento de oxígeno como pasos que limitan la velocidad.
• Determinación de la cobertura superficial de las especies *O, *OOH y *OO a un sobrepotencial de 350 mV.
• Pérdida de rendimiento correlacionada durante la degradación al aumento de la energía de activación de la desprotonación, con cambios mínimos en las energías de reacción.

Conclusiones:

• Los cambios en el material, específicamente el aumento de la energía de activación de la desprotonación, son la causa principal de la pérdida de rendimiento del electrocatalizador de IrO2.
• El modelo proporciona información sobre los sitios activos en degradación, cruciales para optimizar el rendimiento de la evolución del oxígeno.
• Esta metodología permite la identificación experimental de la microkinética y la termodinámica para las nanopartículas catalizadoras reales.