Реакция выделения кислорода в щелочной среде: материальные проблемы и решения

Реакция выделения кислорода (OER) обычно встречается в электрохимических приложениях, связанных с катодными реакциями, такими как выделение водорода, восстановление диоксида углерода, синтез аммиака и электрокаталитическое гидрирование. OER существенно влияет на общую энергетическую эффективность этих устройств, поскольку медленная кинетика приводит к большому избыточному потенциалу и, соответственно, требует значительного количества эффективных катализаторов. Эталонные материалы на основе иридия и рутиния (Ir/Ru) (в основном используемые в кислой среде) существенно ограничены своей дефицитностью. Катализаторы на основе недрагоценных металлов (NPMCs) проявляют себя как наиболее перспективные альтернативы; однако они склонны к быстрой деградации в жестких рабочих условиях типичных OER-устройств. Другая проблема — неудовлетворительная работа катализаторов OER при интеграции в реальные устройства. В данном обзоре рассматриваются активные центры OER для трех основных типов NPMCs: оксиды/(окси)гидроксиды переходных недрагоценных металлов, безметаллические углеродные материалы и гибридные композиты недрагоценных металлов с углеродом. Также подробно обсуждаются возможные механизмы деградации активных центров и стратегии их снижения. Обзор дает представление о разрывах между НИОКР по NPMCs для OER и их применением в практических устройствах.