El acoplamiento de nanofibras RuO2 con cristal iónico mejora significativamente el rendimiento de la electrólisis del...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrocatalizadores basados en rutenio (Ru) son alternativas rentables al platino (Pt) e iridio (Ir) para la electrólisis del agua.
• El desarrollo de catalizadores bifuncionales eficientes y estables basados en Ru es crucial para el avance de las tecnologías de división del agua.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar una nueva heterojunción AgCl/RuO2 como electrocatalizador bifuncional.
• Investigar el rendimiento electrocatalítico y la estabilidad de la heterojunción AgCl/RuO2 para la electrólisis del agua.

Principales métodos:

• Estrategia fácil de electrospinado y calcinación para la preparación de nanofibras de heterojunción de AgCl/RuO2.
• Caracterización electroquímica que incluye mediciones de sobrepotencial para la reacción de evolución del hidrógeno (HER) y la reacción de evolución del oxígeno (OER).
• Montaje de un electrolizador para evaluar el rendimiento general de escisión del agua.

Principales resultados:

• Las NF AgCl/RuO2-300 optimizadas exhibieron una excelente actividad de HER con un sobrepotencial de 105 mV a 1000 mA cm-2 en 1 M KOH.
• El catalizador demostró una notable estabilidad, funcionando continuamente durante 270 horas a una alta densidad de corriente.
• Se observó un rendimiento alcalino OER favorable, con sobrepotenciales de 214 mV y 275 mV a 10 y 100 mA cm-2, respectivamente.
• Un electrolizador que utiliza este catalizador alcanzó 10 mA cm-2 a un voltaje bajo de la célula de 1,49 V, superando a los sistemas comerciales.
• El catalizador mostró un potencial significativo para la electrólisis del agua de mar debido a su resistencia y estabilidad a la corrosión.

Conclusiones:

• La heterojunción AgCl/RuO2 es un electrocatalizador bifuncional altamente activo y duradero para la electrólisis del agua alcalina.
• El Ag metálico formado in situ facilita la disociación del agua y la transferencia de electrones, suprimiendo la sobreoxidación de RuO2.
• Este trabajo presenta una nueva estrategia para desarrollar catalizadores avanzados basados en Ru para la electrólisis tanto de agua dulce como de agua de mar.