Electrodos anti-corriente inversa habilitados para interfaz heterogénea para electrolizadores de agua alcalina a 1000...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• La electrólisis del agua alcalina (AWE) es crucial para la producción de hidrógeno verde.
• Las fuentes de energía renovables fluctuantes causan efectos de corriente inversa (RC), dañando los electrodos AWE.
• La durabilidad del electrodo es un cuello de botella importante para el AWE a escala industrial.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar electrodos AWE robustos resistentes a la reconstrucción electroquímica y a la fatiga mecánica.
• Mejorar la estabilidad y la eficiencia de los electrodos en condiciones operativas exigentes.
• Para abordar el reto de los efectos de corriente inversa en AWE.

Principales métodos:

• Ingeniería de las capas intermedias de gradiente utilizando interfaces hetero de Ni{\displaystyle Ni} / Ni{\displaystyle Ni}
• Caracterización electroquímica para evaluar la actividad catalítica y la estabilidad.
• Caracterización transversal y cálculos teóricos para estudios mecanicistas.

Principales resultados:

• Alcanzó una alta actividad catalítica (1,79 V @ 1000 mA cm-2), cumpliendo los objetivos del DOE de los Estados Unidos para 2026.
• Se ha demostrado una excelente estabilidad de funcionamiento (> 1500 h a 1000 mA cm ^-2 en 30 wt % KOH a 80 °C).
• Se ha demostrado una resistencia RC excepcional durante 3600 ciclos acelerados de arranque/apagado.

Conclusiones:

• La estrategia de intercalado de gradiente desarrollada mejora significativamente la durabilidad del electrodo AWE.
• La ingeniería de interfaz, específicamente la cristalografía de interfaz, es un paradigma de diseño viable para electrodos robustos.
• Este enfoque supera el dilema de estabilidad-actividad para los electrolizadores industriales relevantes.