¿Por qué el recubrimiento de IrO2 Ta2O5 sobre sustrato de titanio es el mejor ánodo para la reacción de evolución de oxígeno (OER)?

¿Por qué el recubrimiento de IrO2 Ta2O5 sobre sustrato de titanio es el mejor ánodo para la reacción de evolución de oxígeno (OER)?

La electroobtención eficiente (EW) en electrolitos de sulfato acuoso depende de una cinética de reacción rápida, una baja resistencia óhmica y la supresión de reacciones parásitas y perjudiciales. El voltaje total de la celda está determinado por los potenciales termodinámicos para la deposición de metal (cátodo) y la evolución del oxígeno (ánodo), además de los sobrepotenciales y las caídas de voltaje óhmico. La lenta cinética de la reacción de evolución del oxígeno (OER) en electrolitos de sulfato de pH bajo conduce a un sobrepotencial de ánodo bastante alto a densidades de corriente relevantes para la industria, lo que contribuye significativamente a un aumento del voltaje de la celda.

El pH bajo, la temperatura moderada y el alto potencial de ánodo en la electroobtención de metales acuosos limitan significativamente la selección del material del ánodo, algunos materiales son estables en estas condiciones de funcionamiento. Por lo tanto, es importante identificar un catalizador de ánodo eficiente para facilitar el REA al reducir el sobrepotencial en la electroobtención de cobre.

La estabilidad y la vida útil de los ánodos son tan importantes como la actividad electrocatalítica. Se sabe que los catalizadores de óxido de Ru son los más activos para los REA, pero no lo suficientemente estables para un funcionamiento a largo plazo en el entorno ácido. El IrO2 también es muy activo frente a los REA y significativamente más estable que el RuO2, pero también sufre cierta degradación durante el funcionamiento prolongado.

Se ha informado de que el recubrimiento catalítico de 70 mol de IrO2 – 30 mol de Ta2O5 sobre sustrato de titanio proporcionó, con mucho, la mejor actividad electrocatalítica hacia el REA. Por lo tanto, el catalizador industrial de REA de referencia en la actualidad está compuesto por una mezcla de óxidos de IrO2 y Ta2O5, en la que se tienen en cuenta tanto la actividad catalítica como la estabilidad. Estos catalizadores de óxido se depositan sobre un sustrato de titanio pretratado y se conocen comúnmente como ánodos dimensionalmente estables (DSA).