酸素発生反応におけるイリジウム酸化物触媒状態の性能への影響の理解

プロトン交換膜（PEM）水電解は、水素製造のための重要な技術です。陽極における酸素発生反応（OER）の動力学は、電解性能を大きく左右し、高い転換率を得るためには活性で安定した触媒の開発が必要です。広範な実験的研究にもかかわらず、合成条件によって変化する触媒の状態、すなわち構造、形態、酸化状態がどのようにOER動力学および自由エネルギーに影響を与えるかを完全に理解することは依然として困難です。本研究では、実験的分析と微視的動力学モデリングを組み合わせて、触媒の焼結が触媒状態に及ぼす影響とOER動力学との関係を掘り下げます。我々の結果は、焼結による結晶性の増加が、活性サイトの数を減少させ、それがイリジウム酸化物ナノ粒子の性能低下の主な原因であることを示しています。さらに、水の吸着ステップは熱力学的により好ましくなり、CUS媒介のPCETおよびO2放出は控えめに妨げられ、結晶性の向上に伴いブリッジサイトのレッドox寄与が減少します。これらの微細かつ体系的な変化は、文献で報告されている非線形構造–活性関係を説明するのに役立ちます。触媒合成条件とOER性能の相互作用についての理解は、より効率的な電気触媒による水電解のための高性能触媒の設計と最適化を容易にします。