Nanoarrays para la reacción de evolución de oxígeno ácido duradero

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los catalizadores basados en rutenio (Ru) son alternativas rentables al iridio para la electrólisis del agua de la membrana de intercambio de protones (PEM-WE).
• Sin embargo, los catalizadores a base de Ru a menudo sufren de una estabilidad insuficiente en condiciones de funcionamiento duras requeridas para la reacción de evolución del oxígeno (OER).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador anódico altamente estable y activo para REA a nivel industrial en PEM-WE.
• Investigar el papel del dopaje de circonio y la arquitectura del nanoarray en la mejora del rendimiento del catalizador.

Principales métodos:

• Fabricación de nano matrices erectas de nano varas de óxido de rutenio (ZrRuO2) dopadas con circonio entrelazadas mediante interacciones de coordinación y calcinación.
• Caracterización de la estructura, la composición y los efectos del dopaje del catalizador.
• Evaluación del rendimiento catalítico en el PEM-WE para el OER.

Principales resultados:

• El dopaje uniforme de Zr en nanoarrays RuO2 formó estructuras puentes de oxígeno Zr-O-Ru, mejorando la estabilidad del oxígeno en la red.
• La arquitectura nanoarray minimizó las pérdidas de electrones y transporte de masa.
• ZrRuO2-nanoarrays logró un bajo potencial PEM-WE de 1,64 V a 1,2 A cm-2, con una tasa de degradación de sólo 26 μV h-1 durante 1000 horas.

Conclusiones:

• El dopaje de zirconio y la arquitectura del nanoarray mejoran significativamente la estabilidad y la actividad de los catalizadores de RuO2 para OER en PEM-WE.
• Los nanoarrayos ZrRuO2 desarrollados ofrecen una solución prometedora para la electrólisis del agua a largo plazo a nivel industrial.