Electrocatalizador altamente activo y robusto de Co3O4 dopado con Cr para la evolución de oxígeno en medio ácido mediante un mecanismo mediado por receptores de hidrógeno

El desarrollo de electrocatalizadores eficientes y duraderos para la reacción de evolución de oxígeno (OER) en medios ácidos es vital para avanzar en los electrolizadores de agua de membrana de intercambio protónico (PEMWEs), pero sigue siendo un gran desafío. En este trabajo, se construye un electrocatalizador de Co 3 O 4 dopado con Cr (Cr 0.3 -Co 2.7 O 4 ) ingenierizado a nivel de la red cristalina que alcanza alta actividad y robustez para la OER en ácido. Análisis espectroscópicos y teóricos revelan que el Cr sustituye preferentemente sitios octaédricos Co 3+, formando unidades “CrO 6 ” y transfiriendo carga de Cr a los átomos de oxígeno coordinados, activándolos como receptores intrínsecos de protones. Esta funcionalidad única permite la formación de un intermedio puenteado *O-O-H-O*, que evita la relación de escala en el mecanismo de evolución por adsorbato y acelera la cinética de la OER. Paralelamente, la incorporación de Cr fortalece enlaces Co-O vecinos, preservando la integridad estructural bajo condiciones ácidas. Como resultado, el electrocatalizador Cr 0.3 -Co 2.7 O 4 entrega un sobrepotencial de 404 mV a 50 mA cm -2 , superando al IrO 2 comercial (417 mV). En un PEMWE, suministra 200 mA cm -2 a 1.71 V con 500 h de operación continua y solo 18 μV h -1 de degradación. Este trabajo establece la ingeniería de redes con motivos intrínsecos aceptores de protones como estrategia viable para diseñar electrocatalizadores eficientes, duraderos y libres de metales nobles para la OER en medio ácido. El electrocatalizador Cr dopado en Co 3 O 4 (Cr 0.3 -Co 2.7 O 4 ) es diseñado mediante una estrategia de ingeniería de la red que presenta control preciso sobre la sustitución de Co 3+ octaédrico por Cr para formar la unidad “CrO 6 ”. La transferencia de carga Cr-a-O permite que el átomo de oxígeno actúe como aceptor de protones que se acopla con *O-O-H para formar un intermedio puenteado *O-O-H-O*, promoviendo una reacción efectiva de evolución de oxígeno vía un mecanismo de evolución de adsorbato mediado por receptores de hidrógeno. • Catalizador Co 3 O 4 dopado con Cr (Cr 0.3 -Co 2.7 O 4 ) construido mediante estrategia de ingeniería de red. • El Cr sustituyendo el sitio octaédrico Co 3+ forma la unidad “CrO 6 ” con transferencia de carga Cr-a-O. • Los átomos funcionan como aceptores de protones para formar un intermedio *O-O-H-O* que rompe la relación de escala en la OER. • Se realiza un electrolizador de membrana de intercambio protónico eficiente y robusto con el catalizador Cr 0.3 -Co 2.7 O 4.