La heterostructura de NiO/Ni con oxígeno de enrejado básico fuerte permite la evolución de hidrógeno...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Energía sostenible

Sus antecedentes:

• La economía sostenible del hidrógeno se basa en la producción de hidrógeno a bajo costo a través de la electrólisis del agua.
• Las limitaciones actuales se deben a la escasez de electrocatalizadores activos y robustos hechos de materiales abundantes en la tierra.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y caracterizar un nuevo electrocatalizador de heterostructura para una reacción eficiente de evolución de hidrógeno (HER) y una reacción de oxidación de hidrógeno (HOR).
• Investigar los mecanismos catalíticos habilitados por la composición y estructura única del material.

Principales métodos:

• Síntesis de una heteroestructura compuesta por nanocúmulos de LiNiO con deficiencia de Ni y nanocristales de Ni.
• Evaluación electroquímica del rendimiento del catalizador para HER y HOR en electrolitos ácidos, neutrales y alcalinos.
• Análisis de las propiedades estructurales y electrónicas del catalizador para comprender los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• La nueva heterostructura exhibe una actividad excepcional de HER, alcanzando 10 mA cm-2 a bajos sobrepotenciales (20 mV ácido, 50 mV neutro, 36 mV alcalino).
• El catalizador muestra una actividad superior para la reacción de oxidación de hidrógeno (HOR) en electrolitos alcalinos.
• La presencia de especies de oxígeno en celosía y uniones interfaciales facilita la división del agua y promueve la eficiencia catalítica.

Conclusiones:

• El desarrollado electrocatalizador abundante en la tierra se encuentra entre los catalizadores libres de Pt más activos para HER hasta la fecha.
• El diseño único de la heterostructura ofrece una vía prometedora para la producción y utilización de hidrógeno rentable y sostenible.
• La actividad bifuncional del catalizador tanto para HER como para HOR aumenta su potencial de integración en sistemas de energía basados en hidrógeno.