Activación estructural controlada del catalizador de un solo átomo de iridio para la electrólisis de agua de membrana...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los catalizadores de un solo átomo de iridio son clave para la reacción de evolución del oxígeno (OER) en la electrólisis del agua de la membrana de intercambio de protones (PEMWE).
• La estabilidad limitada de estos catalizadores dificulta su aplicación práctica en PEMWE.
• La reducción de la dependencia del costoso iridio es crucial para una catálisis de OER eficiente.

Objetivo del estudio:

• Mejorar la actividad y la estabilidad del CoMn2O4 dopado con iridio para el OER ácido.
• Para permitir el funcionamiento a largo plazo de la electrólisis del agua de la membrana de intercambio de protones (PEMWE).
• Investigar la evolución estructural y el mecanismo catalítico del catalizador activado.

Principales métodos:

• Síntesis y activación de CoMn2O4 dopado con hierro.
• Caracterización en profundidad de los materiales (por ejemplo, TEM, XPS).
• Análisis electroquímico (rendimiento OER, ensayo de estabilidad) y cálculos teóricos.

Principales resultados:

• La activación indujo la reestructuración de átomos individuales de Ir en nanocúmulos de IrO2.
• Se obtiene una actividad de masa de 3562 A gIr-1 a 1,53 V (vs RHE).
• Se ha demostrado el funcionamiento estable de PEMWE durante > 1000 h a 250 mA cm-2 y > 400 h a 1000 mA cm-2.

Conclusiones:

• El CoMn2O4 dopado activado exhibe una excelente actividad y durabilidad para el OER ácido.
• La configuración optimizada del nanocluster Ir es responsable del rendimiento mejorado.
• El catalizador muestra aplicabilidad práctica para PEMWE de alto rendimiento a largo plazo.