Comparación entre los mecanismos de reacción de un sistema híbrido con heteroestructura convencional y el sistema monofásico con aceptores de protones a nivel molecular desarrollado por los investigadores. Crédito:Universidad de Ciencias y Tecnologías de la Información de Nanjing.
Nuestro consumo excesivo de combustibles fósiles es responsable de algunos de los principales desafíos sociales a los que nos enfrentamos, desde el cambio climático hasta la contaminación. El hidrógeno se considera una alternativa ecológica a los combustibles fósiles, y la electrólisis de agua alcalina está demostrando ser una tecnología atractiva para la comercialización a gran escala de la producción de hidrógeno.
Sin embargo, las aplicaciones industriales actuales de la división electrocatalítica del agua están limitadas por el alto sobrepotencial de la reacción de evolución de oxígeno (OER); una reacción electroquímica importante en el proceso. Esto es especialmente cierto cuando se opera a altas densidades de corriente eléctrica (500-1000 mA cm -2 ). En un estudio publicado en Green Energy &Environment , un grupo de investigadores de China describe un proceso que han desarrollado para abordar este desafío.
El profesor Yunfei Bu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de la Información de Nanjing de China dirigió la investigación. Él explica que "debido a que OER involucra cuatro pasos complejos de transferencia de coordinación protón-electrón en medios alcalinos, el nivel de transferencia de protón/electrón que puede lograr es limitado. Para abordar eso, construimos una estrategia de aceptación de protones simple y escalable que reduce el tamaño de los aceptores de protones al nivel molecular y los integra en todo el catalizador".
Yaobin Wang, un doctorado. estudiante de la misma universidad, ideó el nuevo método y, según el coautor Dr. Feng Li, profesor de la Universidad Fudan de China, la razón por la que funciona tan bien es que "el diseño a nivel molecular aumenta la conexión directa entre el receptor de protones de la superficie y el portador, y resuelve los problemas existentes en torno a una ruta de transferencia larga, interfaz limitada y contacto flojo. Esto da como resultado una cinética de transferencia de protones mejorada bajo alta corriente".
El estudio también evaluó el rendimiento de la electrólisis del agua del catalizador en condiciones prácticas, mediante el uso de un conjunto de electrodos de membrana. Según los investigadores, el electrolizador puede alcanzar una alta densidad de corriente de 500 mA cm -2 o incluso 1000 mA cm -2 con un sobrepotencial bajo, y el Faraday general está cerca del 96 %.
El Prof. Bu concluye que "esta nueva estrategia muestra grandes perspectivas de aplicación en dispositivos prácticos de electrólisis de agua y aplicaciones industriales de alta corriente. Además, esta modificación funcional a nivel molecular tiene el potencial de extenderse a más campos catalíticos". Nuevo método impulsa la generación de gas de síntesis a partir de biopolioles
