En el pasado reciente, Se ha producido un cambio de paradigma hacia las fuentes de energía renovables con el fin de abordar las preocupaciones relacionadas con la degradación ambiental y la disminución de los combustibles fósiles. Una variedad de fuentes alternativas de energía verde como la solar, viento, hidrotermal de marea, etc., han estado ganando atención para reducir la huella de carbono global. Uno de los desafíos clave con estas tecnologías de generación de energía es que son intermitentes y no están disponibles continuamente.

"No podemos usar energía solar por la noche y energía eólica cuando el viento no sopla. Pero podemos almacenar la electricidad generada en otras formas y utilizarla cuando sea necesario. Así es como la división del agua cierra la brecha y se ha convertido en un método muy prometedor. tecnología de almacenamiento de energía, "dijo el profesor Masayuki Yagi, que realiza investigaciones sobre materiales y tecnología de almacenamiento de energía en el Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales, Facultad de Ingeniería / Escuela de Posgrado en Ciencia y Tecnología, Universidad de Niigata. La división del agua es una de las soluciones de almacenamiento de energía prometedoras que potencialmente impulsarían al mundo hacia una economía impulsada por el hidrógeno.

El proceso de disociación del agua, alternativamente conocido como fotosíntesis artificial, tradicionalmente emplea electricidad para dividir la molécula de agua a través de dos medias reacciones en una celda electroquímica. La reacción de desprendimiento de hidrógeno ocurre en el cátodo donde se genera el combustible de hidrógeno y la oxidación del agua ocurre en el ánodo donde se libera el oxígeno respirable. Aunque el agua es una molécula simple que está constituida por solo tres átomos, el proceso de disociarlo es bastante intenso y desafiante.

La energía inicial, conocido en términos científicos como el sobrepotencial, juega un papel crucial en influir en el progreso de la reacción. Para los materiales explorados hasta ahora, la energía inicial requerida para desencadenar el desprendimiento de hidrógeno en el cátodo y el desprendimiento de oxígeno en el ánodo es tan alto que el proceso aumenta el costo total de la reacción, de este modo, afectando negativamente a su utilización comercial. Esto es particularmente una preocupación importante en el ánodo porque la reacción de desprendimiento de oxígeno implica la transferencia de cuatro electrones que demanda una energía inicial más alta en comparación con la reacción en el cátodo.

El equipo de investigación del profesor Yagi en la Universidad de Niigata, en asociación con colaboradores de investigación en la Universidad de Yamagata, están investigando la división electrocatalítica del agua y abordar las deficiencias clave. Han tenido éxito en el desarrollo de un proceso eficiente de disociación del agua utilizando nanocompuestos a base de níquel como ánodos, que ha sido publicado como artículo científico en Ciencias de la energía y el medio ambiente el 20 de mayo.

En este estudio, El equipo del Prof. Yagi ha observado que el ánodo basado en nanocables de sulfuro de níquel ha apoyado la reducción de la energía inicial que se requiere para la reacción de desprendimiento de oxígeno. "Hemos fabricado el ánodo utilizando un motivo único de nanocables de sulfuro de níquel embutidos en vainas de nitruro de carbono. Las vainas de nitruro de carbono previenen la región del núcleo de NiS _X varillas de transformarse en su óxido, protegiéndolos así de una mayor degradación. En la superficie de los nanocables de sulfuro de níquel, se forma una fina película de óxido debido al contacto con la solución de electrolito, que facilita la reacción de desprendimiento de oxígeno, "explicó el profesor Yagi.

El equipo de investigación ha observado, con la ayuda de técnicas avanzadas de microscopía y mediciones electroquímicas, que el ánodo fabricado ayuda a reducir la energía inicial, que acelera el proceso de transferencia de cuatro electrones en la reacción de evolución de oxígeno. El hallazgo de la investigación del equipo del Prof. Yagi tiene un inmenso potencial para mejorar el rendimiento y la estabilidad a largo plazo de la celda electroquímica.

Este estudio de investigación es un hito importante para mejorar la eficiencia de la tecnología de división del agua. El profesor Yagi dijo:"Este resultado es un gran avance en el sistema de separación de agua electrocatalítica y sin duda podría contribuir a realizar la sociedad humana descarbonizada en un futuro próximo".