Producción de hidrógeno catalítico redox desacoplado con un portador robusto de electrones y protones por electrolito

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Energía sostenible

Sus antecedentes:

• Los electrolizadores de agua convencionales enfrentan desafíos con la pureza de H2 y O2, la eficiencia energética y la durabilidad debido a la generación simultánea en compartimentos adyacentes.
• El desacoplamiento de la reacción de evolución de hidrógeno (HER) y la reacción de evolución de oxígeno (OER) es crucial para superar estas limitaciones.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo sistema para la producción eficiente y pura de hidrógeno mediante la separación espacial de HER y OER.
• Investigar el uso de nuevos mediadores y catalizadores para la escisión de agua desacoplada.

Principales métodos:

• Implementó un sistema con dos reactores de lecho catalizador separados espacialmente en soluciones alcalinas.
• Utilizó ciclos electroquímico-químicos de circuito cerrado con ácido 7,8-dihidroxi-2-fenazinesulfónico (DHPS) para HER y ferricianuro para OER.
• Se utilizan catalizadores Pt/Ni(OH) 2 y NiFe(OH) 2 para HER y OER, respectivamente.

Principales resultados:

• Se ha logrado una eficiencia faradaica cercana a la unidad para la producción sostenida de hidrógeno.
• Funcionamiento estable demostrado a una densidad de corriente de hasta 100 mA/cm2.
• Se identificó una cinética de reacción superior, en particular el mecanismo HER que involucra al DHPS como portador de electrones y protones.

Conclusiones:

• El sistema desarrollado ofrece una alternativa prometedora a la electrólisis convencional del agua para la producción masiva de hidrógeno.
• La disociación espacial de HER y OER mejora la pureza, la eficiencia y la durabilidad.
• El DHPS muestra potencial como un portador robusto de electrolitos para el HER eficiente.