Los iridatos alcalinos en capas activos y estables catalizan eficientemente la electroevolución del oxígeno en los...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El desarrollo de catalizadores eficientes y estables es crucial para el avance de la reacción de evolución del oxígeno (OER) en los electrolizadores de agua de membrana de intercambio de protones (PEMWE).
• Los catalizadores actuales, como el rutilo IrO2 y el amorfo IrOx, se enfrentan a limitaciones en la actividad y la estabilidad a largo plazo.
• La reducción de la demanda de iridio, un metal precioso, es una prioridad técnica clave.

Objetivo del estudio:

• Investigar las relaciones estructura-actividad-estabilidad en los iridatos intercalados con cationes alcalinos.
• Descubrir cómo la evolución estructural, específicamente la relación entre el reparto de bordes y el reparto de esquinas [IrO6] de los motivos octaédricos, afecta el rendimiento catalítico.
• Identificar nuevos catalizadores de iridato que superen a los existentes y reduzcan la utilización de iridio.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de una familia de iridatos alcalinos intercalados con cationes.
• Evaluación del rendimiento catalítico en las PEME, centrándose en la actividad y la estabilidad en un amplio rango de corriente.
• Correlación de las características estructurales, en particular la conectividad del motivo octaédrico, con el rendimiento OER.

Principales resultados:

• Se observó una evolución estructural de la hollandita a estructuras de tipo estratificado en la familia de los iridatos.
• El Li-IrOx y el Cs-IrOx demostraron un excelente rendimiento de PEMWE, logrando una demanda específica de iridio de 0,06 gIr kW-1.
• Cs-IrOx exhibió una estabilidad superior a largo plazo en comparación con Li-IrOx, vinculada a una mayor proporción de motivos de intercambio de bordes.

Conclusiones:

• Los iridatos intercalados con cationes alcalinos constituyen una alternativa viable a los actuales catalizadores OER en las PEME.
• El ajuste de la conectividad de motivos a escala atómica ofrece una estrategia para equilibrar la actividad catalítica y la estabilidad.
• Los iridatos con conexiones octaédricas de mayor intercambio de bordes muestran una mayor robustez estructural, allanando el camino para una electrólisis del agua más duradera y eficiente.