NdMn1.5Ru0.5O5, un electrocatalizador de alto rendimiento con bajo contenido de Ru para la reacción de evolución de oxígeno ácida

Se informa que un óxido mixto con la estructura cristalina de la familia DyMn2O5, a saber, NdMn1.5Ru0.5O5, es activo para la reacción de evolución de oxígeno (OER) en medios ácidos. NdMn1.5Ru0.5O5 muestra una alta actividad OER de 500 A gRu−1 a 1.5 V. Además, es más estable que la mayoría de los óxidos de Ru reportados hasta la fecha, manteniéndose activo durante más de 500 ciclos entre 1.1 y 1.7 V a una velocidad de escaneo baja de 10 mV s−1. La alta actividad y estabilidad se atribuyen a los cationes de Ru, ya que NdMn2O5 exhibe una actividad OER muy baja. NdMn1.5Ru0.5O5 tiene distancias Ru–Ru particularmente cortas de 2.60 Å, un valor cercano a las distancias metálicas Ru–Ru alrededor de 2.642 Å. La alta actividad y durabilidad de NdMn1.5Ru0.5O5 para la OER también se demuestra en una celda de electrólisis de agua de membrana de intercambio de protones al producir un electrodo anódico de baja carga con 0.5 mgRucm−2. La celda alcanza 1.97 V a 0.5 A cm−2, consistente con el rendimiento reportado para catalizadores a base de Ru pero con carga de Ru más baja. Este rendimiento se mantiene durante 100 h de operación. Además, NdMn1.5Ru0.5O5 muestra actividad visible de ORR en medios ácidos, registrando un potencial de inicio de 0.85 V a 0.1 mA cm−2. Es notable resaltar la extrema rareza de los catalizadores bifuncionales ORR/OER en medios ácidos.