Un estudio del mecanismo de la reacción de la evolución del hidrógeno en el níquel por microscopía electroquímica de...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

• La reacción de evolución del hidrógeno (HER) es crucial para las tecnologías de energía sostenible.
• El níquel (Ni) es un electrocatalizador prometedor para el HER en medios alcalinos.
• La comprensión del mecanismo HER en las superficies de Ni es esencial para la optimización del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Investigar la actividad electrocatalítica del Ni para el HER en medios alcalinos.
• Para aclarar el papel del óxido de Ni en la mejora de HER.
• Para determinar el paso que determina la velocidad de HER en Ni.

Principales métodos:

• Microscopía electroquímica de barrido (SECM) en modo de generación de sustrato/recolección de punta.
• SECM de interrogatorio de superficie (SI-SECM) para medir la cobertura de hidrógeno adsorbido.
• Análisis electroquímico, incluidas las curvas de polarización y la determinación de la pendiente Tafel.

Principales resultados:

• El óxido de Ni en estado de baja valencia mejora significativamente la actividad electrocatalítica de HER en comparación con el Ni metálico.
• La cobertura de hidrógeno adsorbido en Ni sigue una isoterma de Frumkin.
• La adsorción disociativa del agua se mejora en la interfaz óxido de Ni/Ni.

Conclusiones:

• La presencia de óxido de Ni aumenta la actividad de HER facilitando la disociación del agua.
• El paso que determina la velocidad de HER en Ni en la ventana de potencial estudiada es la adsorción de hidrógeno (paso de Volmer).
• SECM es una herramienta poderosa para los estudios mecanicistas de las reacciones electroquímicas.