Los sitios Co ricos en electrones a través de la ingeniería de heterointerfaz permiten la repulsión y la afinidad OH...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Energía sostenible

Sus antecedentes:

• La electrólisis del agua de mar es una vía prometedora para la producción de hidrógeno verde.
• La reacción de evolución del cloro (ClER) es un desafío importante, que limita la estabilidad y la eficiencia del catalizador.
• El desarrollo de electrocatalizadores robustos para la electrólisis directa del agua de mar es crucial.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y fabricar un electrocatalizador bifuncional CoP-MXene para una eficiente y estable electrólisis del agua de mar.
• Investigar la estrategia de ingeniería de interfaz para la modulación de la estructura electrónica del catalizador.
• Comprender el mecanismo de la supresión del cloruro y la mejora de la reacción de evolución del hidrógeno (HER) y la reacción de evolución del oxígeno (OER).

Principales métodos:

• Ingeniería de la interfaz del electrocatalizador CoP-MXene.
• Caracterización electroquímica que incluye pruebas de rendimiento de HER y OER en electrolitos alcalinos y de agua de mar.
• Análisis espectroscópico (espectroscopia de estructura fina por absorción de rayos X, espectroscopia Raman in situ).
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• CoP-MXene exhibe un excelente rendimiento de HER con un bajo sobrepotencial (93 mV a 10 mA cm-2 en 1 M KOH, 101 mV en agua de mar alcalina).
• El catalizador muestra un buen rendimiento OER (50 mA cm-2 a 346 mV en 1 M KOH).
• En un electrolizador de membrana de intercambio aniónico (AEM), el CoP-MXene muestra una notable estabilidad (> 500 h en agua de mar) con una mínima desintegración de corriente (8,5%).

Conclusiones:

• El electrocatalizador CoP-MXene suprime efectivamente las reacciones secundarias inducidas por el cloruro a través de la donación direccional de electrones de MXene a CoP.
• Esta estrategia de ingeniería de interfaz conduce a una mayor actividad de HER y OER y a una estabilidad excepcional en agua de mar alcalina.
• El estudio presenta un diseño viable para electrocatalizadores resistentes al cloruro, avanzando en la electrólisis directa del agua de mar para la producción de hidrógeno verde.