Los fotocatodos p-Si/W2C y p-Si/W2C/Pt para la reacción de evolución del hidrógeno

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• La catálisis es la catálisis.

Sus antecedentes:

• Los fotocátodos de silicio son cruciales para la producción de combustible solar.
• Se necesitan electrocatalizadores eficientes para mejorar el rendimiento de la reacción de evolución del hidrógeno (HER).
• El platino es un catalizador HER eficaz, pero es escaso y caro.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar películas delgadas de semicarburo de tungsteno (W2C) en sustratos de silicio de tipo p (p-Si).
• Evaluar las películas W2C como electrocatalizadores para la reacción de evolución del hidrógeno (HER).
• Investigar el potencial de W2C como soporte para nanopartículas de platino en aplicaciones de fotocátodo.

Principales métodos:

• Síntesis de películas delgadas de W2C en p-Si a través de la evaporación del metal de tungsteno en el gas etileno.
• Caracterización de la composición y estructura de la película W2C (relación W:C ~2:1).
• Pruebas electroquímicas de los fotocátodos p-Si/W2C y p-Si/W2C/Pt para HER.

Principales resultados:

• Las películas W2C exhiben actividad catalítica para HER.
• Los fotocátodos p-Si/W2C generan fotocorriente en potenciales > 0.0 V frente a RHE.
• W2C apoya eficazmente las nanopartículas de platino, lo que permite una reducción de nueve veces en la carga de platino, manteniendo un rendimiento comparable.

Conclusiones:

• El semicarburo de tungsteno (W2C) es un electrocatalizador prometedor y abundante en la tierra para la reacción de evolución del hidrógeno.
• El W2C sirve como un material de soporte eficiente para el platino, reduciendo significativamente los requisitos de metales nobles.
• Los fotocátodos basados en W2C ofrecen una alternativa rentable para las aplicaciones HER.