• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Elektrokemisk syreutveckling på Hf2B2Ir5 elektrodmaterial

    OER-prestanda för Hf2B2Ir5 anodmaterial, representeras av linjära svepvoltammogram uppmätta under det långvariga kronopotentiometriexperimentet (0,1 M H2SO4, j =100 mA cm-2, t =0 ... 240 h). Insättning:morfologi av Hf2B2Ir5-material efteråt. Kredit:© MPI CPfS

    Vattenelektrolys är ett elektrokemiskt sätt för produktion av väte, som anses vara en av de framtida energibärarmolekylerna. Därför, tittar på många fördelar med protonbytesmembranelektrolys jämfört med den klassiska alkaliska varianten, dess effektivitet och användbarhet i stor skala är av enorm betydelse nuförtiden. Dock, den långsamma kinetiken för anodsyreutvecklingsreaktionen (OER) begränsar den övergripande elektrolysprocessen och kräver en aktiv och stabil elektrokatalysator.

    Ett sådant behov inspirerade forskarna vid avdelningarna för kemisk metallvetenskap och fysik av korrelerad materia vid MPI CPfS tillsammans med Fritz-Haber-Institut i Berlin att använda sin långvariga expertis inom kemi av intermetalliska föreningar, elektroniska egenskaper hos fast materia och elektrokatalys för att ta ett steg framåt i denna utmanande riktning. Som ett resultat av fruktbart lagarbete, konceptet med kooperativa faser med olika stabiliteter under OER-förhållanden demonstrerades framgångsrikt med den intermetalliska föreningen Hf 2 B 2 Ir 5 som en självoptimerande elektrokatalysator för OER.

    Baserat på kemisk bindningsanalys, den intermetalliska föreningen Hf 2 B 2 Ir 5 har en burliknande typ av kristallstrukturen:de tvådimensionella skikten av B 2 Ir 8 enheter är sammankopplade med två- och trecenter Ir-Ir-interaktioner till polyanjoniska ramverk och hafniumatomer gästar sådana anjoniska burar. De atomära interaktionsegenskaperna återspeglas i den elektroniska strukturen hos Hf 2 B 2 Ir 5 och dess kemiska beteende under OER-förhållanden.

    Ir 4f kärnnivåer i Hf2B2Ir5 material:orörda tillstånd (svart) och efter 240 timmars kronopotentiometri vid 100 mA cm-2 strömtäthet (rosa). Referenslinjerna är ritade för Ir 4f i intermetallisk Hf2B2Ir5 (svart streckad), elementär Ir (gråstreckad) och rutil IrO2 (rödstreckad). Kredit:© MPI CPfS

    Den initiala elektrokemiska OER-aktiviteten för Hf 2 B 2 Ir 5 upprätthålls under den kontinuerliga driften vid utarbetade strömtätheter på 100 mA cm -2 under minst 240 timmar och placerar detta material bland Ir-baserade toppmoderna elektrokatalysatorer. De hårda oxidativa förhållandena för OER aktiverar de ytbegränsade förändringarna av det orörda materialet och som ett resultat är den elektrokemiska prestandan relaterad till det samarbetande arbetet med den Ir-terminerade ytan av själva den ternära föreningen och agglomerat av IrO x (ÅH) y (SÅ 4 )z-partiklar.

    De senare bildas huvudsakligen på grund av oxidationen av HfB4Ir3 sekundärfas och oxidation nära ytan av den undersökta föreningen. Förekomsten av minst två OER-aktiva tillstånd av Ir, härrörde från Hf 2 B 2 Ir 5 under OER-villkor, bekräftades av XPS-analysen. Experimentdata (elektrokemiska resultat, materialkarakterisering med bulk- och ytkänsliga metoder, elementaranalys av den använda elektrolyten) överensstämmer med analysen av kemisk bindning. Det illustrerade konceptet med kooperativa faser med olika kemisk stabilitet under OER-förhållanden kan utforskas till andra system och erbjuder ett perspektiv kunskapsbaserat sätt för upptäckt av nya effektiva OER-elektrokatalysatorer.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com