El electrocatalizador de RuO dopado con cobalto de doble sitio permite una evolución de oxígeno ácido estable y...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La electrólisis de agua de membrana de intercambio de protones (PEMWE) requiere electrocatalisadores eficientes, rentables y duraderos para la reacción de evolución del oxígeno (OER).
• La estabilización y mejora de la actividad del catalizador en condiciones ácidas duras sigue siendo un desafío importante.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo electrocatalizador para la reacción de evolución del oxígeno ácido en PEMWE.
• Investigar el rendimiento y la estabilidad del dióxido de rutenio dopado con cobalto en TiO2 (Co0,3Ru0,7O2-TiO2).

Principales métodos:

• Síntesis del electrocatalizador Co0.3Ru0.7O2-TiO2.
• Caracterización electroquímica que incluye mediciones de exceso de potencial a 1 A cm-2.
• Prueba de estabilidad a largo plazo a 500 mA cm-2 en un dispositivo PEMWE.
• Cálculos experimentales y teóricos para comprender el mecanismo.

Principales resultados:

• Co0.3Ru0.7O2-TiO2 alcanzó un exceso de potencial de 322 mV a 1 A cm-2.
• Funcionamiento estable demostrado durante más de 1000 h a 500 mA cm-2 en un dispositivo PEMWE.
• El dopaje de cobalto optimizó la red de RuO2 y la interfaz Co0.3Ru0.7O2-TiO2 promovió la redistribución de electrones y estabilizó los sitios activos.

Conclusiones:

• El efecto sinérgico de los sitios duales Ru-Co y el soporte de TiO2 crea un entorno electrónico estable para un REA eficiente.
• Se identificó como el mecanismo clave una vía de oxidación totalmente paralela de doble sitio (DFO), que implica un acoplamiento directo O-O en los sitios Ru y Co.
• Este trabajo presenta un electrocatalizador prometedor para una PEMWE eficiente y duradera.