Residuos de baterías de iones de litio como catalizador electroquímico robusto de reacción de evolución de oxígeno...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Energía Sostenible

Sus antecedentes:

• La división electroquímica del agua de mar es crucial para la producción sostenible de hidrógeno.
• El desarrollo de catalizadores electroquímicos rentables es clave para avanzar en la economía del hidrógeno.
• Los residuos de negro de carbón de la recuperación de metales presentan una fuente potencial de catalizadores de bajo costo.

Objetivo del estudio:

• Investigar el potencial del negro de carbón residual de la recuperación de metales hidrometalúrgicos como catalizador electroquímico para la reacción de evolución de oxígeno (OER).
• Analizar el efecto de las condiciones de reciclaje en la composición, estructura y actividad de OER del material.
• Evaluar el rendimiento del catalizador optimizado tanto en la división de agua como de agua de mar.

Principales métodos:

• Caracterización de polvos de batería post-lixiviación utilizando SEM-EDS, XPS, XRD, XRF y espectroscopía Raman.
• Pruebas electroquímicas para evaluar la actividad catalítica de OER, incluidas las mediciones de sobrepotencial.
• Comparación del rendimiento con el dióxido de rutenio (RuO2) de referencia.

Principales resultados:

• El material lixiviado con ácido sulfúrico (BAT 1), rico en compuestos de cobalto (LiCoO2, Co3O4) dentro de una matriz de carbono porosa, exhibió el mejor rendimiento de OER.
• BAT 1 logró un sobrepotencial de 226 mV para la división del agua y 225 mV para la división del agua de mar a 10 mA cm⁻².
• El rendimiento fue comparable al de RuO2 de referencia, con solo un ligero aumento en el sobrepotencial.

Conclusiones:

• Los residuos de negro de carbón del reciclaje de baterías de Li-ion pueden reutilizarse como un electrocatalizador eficiente y estable para OER.
• El efecto sinérgico de las fases a base de cobalto y la estructura de carbono porosa mejora la actividad catalítica.
• Este enfoque ofrece una vía sostenible y económica para la producción de hidrógeno limpio a través de la división del agua de mar.