Une nouvelle structure de catalyseur offre une voie potentielle vers une production d'hydrogène plus rentable via l'électrolyse de l'eau. Le matériau se concentre sur le CO monocristallin mésoporeux3O4 dopé avec de l'iridium (IR) dispersé atomiquement, conçu pour la réaction acide de l'évolution de l'oxygène (OER).
Iridium est connu pour ses performances OER mais est à la fois rare et coûteuse. L'utilisation efficace de l'IR tout en maintenant la stabilité est un défi majeur pour augmenter les technologies d'électrolyzer. Une nouvelle étude publiée dans le Journal de l'American Chemical Society Propose une solution utilisant un matériau qui maximise l'efficacité au niveau atomique.
Le catalyseur dispose d'une structure spinelle mésoporeuse qui permet une charge IR élevée (13,8% en poids) sans former de grandes grappes IR. Cette configuration permet la formation de sites de pont CO-IR, qui montrent une activité intrinsèque élevée dans des conditions acides d'OER.
L'analyse de calcul indique que dans des conditions de réaction, les intermédiaires d'oxygène (O *) couvrent complètement le CO3O4 surfaces, qui passivient généralement les sites de CO. Cependant, le dopage IR réactive ces sites, tout en améliorant simultanément l'intégrité structurelle du catalyseur.
La lixiviation de l'IR et du CO pendant la réaction a été significativement réduite. Par rapport à l'IR / CO conventionnel3O4 Les catalyseurs, la perte IR et le CO ont été abaissés à environ un quart et un cinquième, respectivement. Le catalyseur a également maintenu les performances pendant plus de 100 heures avec un surploitant (η₁₀) de seulement 248 mV.
« L'architecture mésoporeuse joue un rôle crucial », explique le professeur Hao Li, qui a dirigé l'étude. « Il offre un espace pour le chargement IR à atomes uniques et aide à créer un environnement stable pour l'activité catalytique. »
La recherche combine des données expérimentales avec la modélisation de calcul, et des résultats clés sont disponibles via la plate-forme de catalyse numérique, une ressource développée par le laboratoire Hao Li pour prendre en charge la découverte du catalyseur. Les recherches futures se concentreront sur le réglage du niveau de dopage, la mise à l'échelle du processus de synthèse et l'exploration de l'intégration dans les systèmes d'électrolyzer commerciaux.
