p Desempenho OER do material do ânodo Hf2B2Ir5, representado por voltamogramas de varredura linear medidos durante o experimento de cronopotenciometria de longo prazo (0,1 M H2SO4, j =100 mA cm-2, t =0 ... 240 h). Detalhe:morfologia do material Hf2B2Ir5 posteriormente. Crédito:© MPI CPfS
p A eletrólise da água é uma forma eletroquímica para a produção de hidrogênio, que é considerada uma das futuras moléculas transportadoras de energia. Portanto, olhando para as inúmeras vantagens da eletrólise da membrana de troca de prótons em comparação com a variante alcalina clássica, sua eficiência e aplicabilidade em larga escala são de grande importância nos dias de hoje. Contudo, a cinética lenta da reação de evolução de oxigênio do ânodo (OER) limita o processo geral de eletrólise e requer um eletrocatalisador ativo e estável. p Essa necessidade inspirou os cientistas dos departamentos de Ciência Química de Metal e Física da Matéria Correlacionada do MPI CPfS, juntamente com o Fritz-Haber-Institut em Berlim, a empregar sua longa experiência em química de compostos intermetálicos. recursos eletrônicos de matéria sólida e eletrocatálise para dar um passo adiante nesta direção desafiadora. Como resultado de um trabalho de equipe frutífero, o conceito de fases cooperativas com diferentes estabilidades sob condições REA foi demonstrado com sucesso com o composto intermetálico Hf
2 B
2 Ir
5 como um eletrocatalisador de auto-otimização para REA.
p Com base na análise de ligação química, o composto intermetálico Hf
2 B
2 Ir
5 tem um tipo de gaiola da estrutura cristalina:as camadas bidimensionais de B
2 Ir
8 as unidades são interconectadas por interações Ir-Ir de dois e três centros à estrutura polianiônica e os átomos de háfnio estão hospedados nessas gaiolas aniônicas. As características de interações atômicas são refletidas na estrutura eletrônica de Hf
2 B
2 Ir
5 e seu comportamento químico sob condições REA.
p Níveis de núcleo Ir 4f em material Hf2B2Ir5:estado puro (preto) e após 240 h de cronopotenciometria a 100 mA cm-2 de densidade de corrente (rosa). As linhas de referência são desenhadas para Ir 4f em Hf2B2Ir5 intermetálico (tracejado preto), Ir elementar (tracejado em cinza) e rutilo IrO2 (tracejado em vermelho). Crédito:© MPI CPfS
p A atividade OER eletroquímica inicial de Hf
2 B
2 Ir
5 sustenta durante a operação contínua em densidades de corrente elaboradas de 100 mA cm
-2
por pelo menos 240 he posiciona este material entre eletrocatalisadores de última geração baseados em Ir. As duras condições oxidativas de OER ativam as mudanças limitadas pela superfície do material puro e, como resultado, o desempenho eletroquímico está relacionado ao trabalho cooperativo da superfície terminada em Ir do próprio composto ternário e aglomerados de IrO
x (OH)
y (TÃO
4 ) partículas z.
p Os últimos são formados principalmente devido à oxidação da fase secundária do HfB4Ir3 e à oxidação próxima à superfície do composto investigado. A presença de pelo menos dois estados ativos de OER de Ir, originado do Hf
2 B
2 Ir
5 sob condições OER, foi confirmado pela análise XPS. Os dados experimentais (resultados eletroquímicos, caracterização do material usando métodos sensíveis à massa e à superfície, análise elementar do eletrólito usado) são consistentes com a análise de ligação química. O conceito ilustrado de fases cooperativas com diferentes estabilidades químicas sob condições REA pode ser explorado para outros sistemas e oferece uma perspectiva baseada no conhecimento para a descoberta de novos eletrocatalisadores REA eficazes.
