L'électrolyse de l'eau est un moyen électrochimique de production d'hydrogène, qui est considérée comme l'une des futures molécules porteuses d'énergie. Par conséquent, en examinant les nombreux avantages de l'électrolyse à membrane échangeuse de protons par rapport à la variante alcaline classique, son efficacité et son applicabilité à grande échelle sont d'une importance capitale de nos jours. Cependant, la cinétique lente de la réaction de dégagement d'oxygène de l'anode (REO) limite le processus global d'électrolyse et nécessite un électrocatalyseur actif et stable.

Un tel besoin a inspiré les scientifiques des départements Chemical Metal Science et Physics of Correlated Matter du MPI CPfS ainsi que du Fritz-Haber-Institut de Berlin à utiliser leur expertise de longue date en chimie des composés intermétalliques, caractéristiques électroniques de la matière solide et de l'électrocatalyse pour faire un pas en avant dans cette direction difficile. Grâce à un travail d'équipe fructueux, le concept de phases coopératives avec différentes stabilités dans des conditions OER a été démontré avec succès avec le composé intermétallique Hf 2 B 2 Je 5 en tant qu'électrocatalyseur auto-optimisé pour les REL.

Basé sur l'analyse de liaison chimique, le composé intermétallique Hf 2 B 2 Je 5 a un type de cage de la structure cristalline :les couches bidimensionnelles de B 2 Je 8 les unités sont interconnectées par des interactions Ir-Ir à deux et trois centres avec la charpente polyanionique et des atomes d'hafnium sont invités dans de telles cages anioniques. Les caractéristiques des interactions atomiques se reflètent dans la structure électronique de Hf 2 B 2 Je 5 et son comportement chimique dans des conditions de REL.

L'activité REL électrochimique initiale de Hf 2 B 2 Je 5 maintient pendant le fonctionnement continu à des densités de courant élaborées de 100 mA cm ^-2 pendant au moins 240 h et positionne ce matériau parmi les électrocatalyseurs de pointe à base d'Ir. Les conditions oxydantes sévères de l'OER activent les changements limités en surface du matériau vierge et, par conséquent, les performances électrochimiques sont liées au travail coopératif de la surface à terminaison Ir du composé ternaire lui-même et des agglomérats d'IrO. X (OH) oui (DONC 4 )z particules.

Ces derniers sont formés principalement en raison de l'oxydation de la phase secondaire HfB4Ir3 et de l'oxydation près de la surface du composé étudié. La présence d'au moins deux états OER-actifs de Ir, originaire du Hf 2 B 2 Je 5 dans des conditions de REL, a été confirmé par l'analyse XPS. Les données expérimentales (résultats électrochimiques, caractérisation des matériaux par des méthodes sensibles au volume et à la surface, l'analyse élémentaire de l'électrolyte utilisé) sont cohérents avec l'analyse de la liaison chimique. Le concept illustré de phases coopératives avec différentes stabilités chimiques dans des conditions d'OER peut être exploré dans d'autres systèmes et offre une perspective basée sur les connaissances pour la découverte de nouveaux électrocatalyseurs OER efficaces.