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Die Nutzung und Entwicklung effizienter Wasser-Elektrolyseure zur Wasserstoffproduktion ist derzeit aufgrund der langsamen Kinetik des anodischen Prozesses – der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) – eingeschränkt. Darüber hinaus enthalten moderne OER-Katalysatoren hohe Mengen an teuren und weniger häufigen Edelmetallen wie Ru und Ir, was ihre industrielle Nutzung im großen Maßstab einschränkt. Daher ist die Entwicklung kostengünstiger, hochaktiver und stabiler OER-Katalysatoren eine Schlüsselanforderung für die Umsetzung einer wasserstoffbasierten Wirtschaft. Wir haben einen synthetischen Ansatz für chlorfreie Iridiumoxid-Nanopartikel mit hohem Oberflächenbereich entwickelt, die in Titanoxid (IrO2-TiO2) dispergiert sind, was ein hochaktiver und stabiler OER-Katalysator in sauren Medien ist. IrO2-TiO2 wurde in einem Schritt in geschmolzenem NaNO3 (Adams-Fusionsmethode) hergestellt und besteht aus ca. 1–2 nm IrO2-Partikeln, die in einer Matrix von Titanoxid-Nanopartikeln mit einer Gesamtoberfläche von 245 m² g–1 verteilt sind. Dieses Material enthält 40 molM % Iridium und zeigt eine verbesserte OER-Aktivität und Stabilität im Vergleich zum kommerziellen Referenzkatalysator und modernen hochflächigen IrO2. Ex-situ-Charakterisierung des Katalysators weist auf das Vorhandensein von Iridium-Hydroxo-Oberflächenarten hin, die zuvor mit der hohen OER-Aktivität in Verbindung gebracht wurden. Operando-Röntgenabsorptionsstudien zeigen die Evolution der Oberflächenarten in Abhängigkeit vom angelegten Potential, was auf die Umwandlung der anfänglichen Hydroxo-Oberflächenschicht in die oxo-terminierte Oberfläche durch anodische Oxidation (OER-Regime) hindeutet.
Oakton et al. (Fr,) untersuchten diese Frage.