Un óxido complejo que contiene iones de peróxido inherentes para catalizar reacciones de evolución de oxígeno en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrolizadores de agua de membrana de intercambio de protones son clave para el hidrógeno renovable, pero la cinética de la reacción de evolución lenta del oxígeno (OER) dificulta la eficiencia.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficaces es crucial para avanzar en el REA y mejorar el rendimiento del electrolizador.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y caracterizar un nuevo catalizador con bajo contenido de iridio para mejorar la actividad de la ERO en condiciones ácidas.
• Comprender el mecanismo detrás del alto rendimiento del catalizador para el diseño futuro del electrocatalizador.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización estructural del complejo óxido La_1.2Sr_2.7IrO_7.33.
• Evaluación electroquímica de la actividad y la estabilidad del OER.
• Análisis espectroscópico y cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para dilucidar el mecanismo de reacción.

Principales resultados:

• La_1.2Sr_2.7IrO_7.33 exhibe una actividad y estabilidad excepcionales en medios ácidos.
• El catalizador demuestra un orden de magnitud mayor actividad de masa y 6 veces mayor actividad intrínseca en comparación con el punto de referencia IrO₂, utilizando significativamente menos iridio.
• Las investigaciones revelaron un mecanismo de participación de iones de peróxido, impulsado por estados de oxígeno no unidos accesibles en los iones de peróxido.

Conclusiones:

• La_1.2Sr_2.7IrO_7.33 representa un electrocatalizador OER altamente activo y estable, que tiene un rendimiento superior al de los óxidos de última generación basados en Ir.
• La estructura hexagonal única y el mecanismo de iones peróxido ofrecen una nueva estrategia para el diseño de catalizadores avanzados.
• Este trabajo allana el camino para una producción de hidrógeno renovable más eficiente y rentable.