Catalisador de Transformação de Sítio Adaptativo à Taxa para Dissociação Paralela de Água e Adsorção de Hidrogênio na Evolução Alcalina de Hidrogênio

RESUMO Eletrólitos de membrana de troca aniônica para água (AEMWE) apresentam grande potencial para produção de hidrogênio em larga escala. No entanto, catalisadores típicos para HER alcalina são ineficientes, pois empregam sítios ativos tanto para dissociação da água quanto para adsorção do hidrogênio, onde a competição cria um gargalo severo. Este trabalho apresenta uma estratégia de design de transformação de sítio adaptativa à taxa que permite aos catalisadores disponibilizar mais sítios ativos sob alta demanda. O eletrocatalisador é sintetizado pela intercalação de um complexo de prata-etilenodiamina em Co 9 S 8 em camadas (AE-i-Co 9 S 8). Resultados experimentais e computacionais revelam que a dissociação da água ocorre preferencialmente nos sítios Co adjacentes ao intercalação, enquanto a adsorção de H* ocorre nos sítios Co vizinhos sem competição interna. A espectroscopia Raman in situ revela ainda que sítios de adsorção de H sobrantes podem ser ativados em sítios secundários de adsorção de H 2 O, possibilitando capacidade adaptativa à taxa. Notavelmente, AE-i-Co 9 S 8 alcança um sobrepotencial excepcionalmente baixo de 52,2 mV a 50 mA cm −2, estabelecendo um recorde entre catalisadores à base de Co 9 S 8. Isso permite uma densidade de corrente alta de 4,2 A cm −2 a 2,0 V em um sistema AEMWE, superando Pt/C em 62%, com estabilidade excepcional superior a 300 h a 1 A cm −2. Esta estratégia adaptativa à taxa distribui a carga catalítica para sítios dedicados, adicionando uma nova dimensão para a manutenção de altas taxas em catalisadores HER.