كيمياء البيروكلاوريد الإريديوم النشيطة والمستقرة لتفاعل تطور الأكسجين

تعتبر عملية التحليل الكهربائي للماء باستخدام غشاء تبادل البروتون (PEMWE) تكنولوجيا واعدة لتحويل الكهرباء إلى وقود، حيث تتيح الإنتاج المباشر للهيدروجين من الماء. واحدة من المشكلات الرئيسية التي تحد من تنفيذ عملية (PEMWE) على نطاق واسع في أنظمة الطاقة هي الحركيات البطيئة للعملية الأنودية: تفاعل تطور الأكسجين (OER). بالإضافة إلى ذلك، تحتوي مواد (OER) المتطورة على كميات كبيرة من المعادن الثمينة النادرة (Ru وIr)، وبالتالي، يبقى تطوير محفزات (OER) منخفضة التكلفة وذات نشاط واستقرار عالٍ تحديًا مهمًا. قمنا بتطوير نهج تركيب لبيروكلاوريدات الإريديوم - أكاسيد معقدة للإريديوم بمحتوى منخفض من المعدن الثمين مقارنة بـ (IrO2). تم تصنيع المواد من نترات الصوديوم المنصهرة (طريقة تذويب آدامز) عند درجات حرارة معتدلة (500–575 °م) وتتكون من جزيئات نانوية بيريكلوريد الإريديوم ذات بلورات عالية مع مساحات سطح تصل إلى 40 م²/غ، وهي تحسين كبير مقارنة باصطناع الحالة الصلبة التقليدي عند درجات حرارة عالية. أظهرت القياسات الكهروكيميائية في وسط حمضي أن محفزات بيريكلوريد الإيتريوم والبزموث تمتلك نشاط OER عالي يقترب من نشاط جزيئات (IrO2) المتطورة. تم ربط النشاطات الذاتية العالية وسلوك الاستقرار لمحفزات إيتريوم إريديوم بتكوين الطبقة السطحية النشطة للغاية (IrOx) بسبب تسرب أيونات (Y3+) إلى محلول الإلكتروليت، والتي تم الكشف عنها تجريبيًا وحسابيًا باستخدام حسابات نظرية الوظيفة الكثيفة.