El electrocatalizador soportado por la evolución del oxígeno ultraestable formado por la incrustación inducida por la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La tecnología del electrolizador de agua de membrana de intercambio de protones (PEMWE) requiere catalizadores de evolución de oxígeno eficientes, estables y rentables para el despliegue a escala de terawatts.
• Los catalizadores de iridio (Ir), aunque activos, sufren de una baja estabilidad debido a la disolución, la redeposición, el desprendimiento y la aglomeración.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva estrategia para estabilizar los catalizadores de iridio para las reacciones de evolución del oxígeno en PEMWE.
• Mejorar la durabilidad y la eficiencia a largo plazo de las PEME mediante la ingeniería de soporte de catalizadores.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de incrustación inducida por la maduración para anclar nanopartículas de catalizador de iridio dentro de un soporte de óxido de cerio.
• La tomografía electrónica criogénica y las simulaciones cinéticas de Monte Carlo de todos los átomos se utilizaron para analizar el mecanismo de síntesis.
• Se realizaron pruebas de envejecimiento acelerado (6000 horas) para evaluar la estabilidad y el rendimiento del catalizador.

Principales resultados:

• La estrategia de incrustación estabilizó con éxito las especies de iridio, evitando la degradación.
• El catalizador sintetizado logró una baja carga Ir (0,3 mg/cm2) con un alto rendimiento (1,72 V a 3 A/cm2).
• Se demostró una estabilidad excepcional a largo plazo con una tasa de degradación de voltaje de 1,33 μV/h.

Conclusiones:

• La sincronización del crecimiento del soporte y la nucleación de irradiación mediante la sonificación es crucial para la implantación efectiva del catalizador.
• El catalizador de IR incorporado desarrollado ofrece una solución prometedora para la evolución estable y eficiente del oxígeno en los futuros sistemas PEMWE.
• Este enfoque allana el camino para los catalizadores rentables y duraderos esenciales para la producción de hidrógeno verde a gran escala.