La producción de hidrógeno electrolítico impulsada por energía renovable se considera un medio respetuoso con el medio ambiente para mejorar los problemas climáticos y energéticos globales. En el diario Angewandte Chemie , un equipo de investigación ha introducido un material novedoso y económico para electrodos que puede proporcionar una alta eficiencia, producción de hidrógeno con ahorro de energía:poroso, CoNi fosforizado ₂ S ₄ nanoesferas de cáscara de yema.

Las dos semirreacciones de la electrólisis del agua (evolución de hidrógeno y oxígeno) son, lamentablemente, lentas y requieren mucha energía. Electrodos catalíticamente eficaces, particularmente los basados ​​en metales preciosos, Puede acelerar los procesos electroquímicos y mejorar su eficiencia energética. Sin embargo, su uso a gran escala se ve obstaculizado por los altos costos, abundancia limitada, y baja estabilidad. Alternativas basadas en abundantes, Los metales baratos no suelen funcionar satisfactoriamente para ambas semirreacciones.

Un equipo dirigido por Shuyan Gao (Universidad Normal de Henan, China) y Xiong Wen (David) Lou (Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur) ha desarrollado ahora una novela, barato, Material de electrodo multifuncional a base de cobalto (Co) y níquel (Ni) para una producción eficiente de hidrógeno electrocatalítico. Para hacer el material, nanoesferas hechas de cobalto-níquel-glicerato se someten a una combinación de sulfuración hidrotermal y fosforización en fase gaseosa. Esto forma objetos llamados nanopartículas de cáscara de yema hechas de cobalto-níquel-sulfuro dopado con fósforo (P-CoNi ₂ S ₄ ). Se trata de esferas diminutas con un núcleo compacto y una cáscara porosa con un espacio en el medio, muy parecido a un huevo cuya yema está rodeada por la clara de huevo y, por lo tanto, no toca la cáscara.

El dopaje con fósforo aumenta la proporción de Ni ³⁺ relativo al Ni ²⁺ en las partículas huecas y permite una transferencia de carga más rápida, haciendo que las reacciones electrocatalíticas se desarrollen más rápidamente. El material se puede utilizar como ánodo o cátodo, y demuestra una alta actividad y estabilidad en la producción de hidrógeno y oxígeno en la electrólisis del agua.

Para reducir el voltaje total de la celda de electrólisis, También se están investigando conceptos de electrólisis híbrida. Por ejemplo, en lugar de estar acoplado a la producción de oxígeno, la producción de hidrógeno podría acoplarse a la oxidación de urea, que requiere mucha menos energía. Las fuentes de urea podrían incluir corrientes de desechos de síntesis industriales, así como aguas residuales sanitarias. Las nuevas nanopartículas también son muy útiles para esta semirreacción.

Tanto la electrólisis de agua como la de urea requieren un voltaje de celda comparativamente bajo (1.544 V o 1.402 V, respectivamente, a 10 mA cm ^–2 más de 100 horas). Esto hace que las nuevas partículas bimetálicas de cáscara de yema sean superiores a la mayoría de los electrocatalizadores conocidos a base de sulfuro de níquel e incluso a base de metales preciosos. Presentan un enfoque prometedor para la producción de hidrógeno electroquímico, así como para el tratamiento de aguas residuales que contienen urea.