Ilustración esquemática del método de detección de burbujas de alto rendimiento. Crédito:NIMTE
Un grupo de investigación dirigido por el profesor Wang Junqiang en el Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha desarrollado una estrategia combinatoria de alto rendimiento para seleccionar catalizadores superiores para la reacción de evolución de hidrógeno (HER). El trabajo de investigación ha sido publicado en ACS Catalysis .
Gracias a las excelentes características de bajo costo, alta actividad catalítica y buena durabilidad, los catalizadores basados en múltiples metales no nobles, como las aleaciones de níquel (Ni) y cobalto (Co), han atraído una atención creciente en todo el mundo en el campo de la investigación de HER o reacción de evolución de oxígeno (OER). Sin embargo, debido al amplio espacio de composición de las aleaciones multicomponente que requiere un trabajo considerable en la fabricación del catalizador y la prueba de rendimiento, sigue siendo un desafío identificar el catalizador óptimo para HER tanto computacional como experimentalmente.
Sobre la base de estudios anteriores, los investigadores de NIMTE seleccionaron los elementos no nobles Ni y Co como los componentes de aleación dominantes con titanio (Ti) como elemento de aleación adicional, adaptando así la evolución del hidrógeno. A través de la deposición de co-pulverización de magnetrón, los investigadores sintetizaron la biblioteca ternaria de películas de Ni-Co-Ti.
Los investigadores propusieron el método de detección de burbujas de alto rendimiento para identificar las aleaciones multicomponentes superiores empleadas como catalizadores HER de alto rendimiento. La eficiencia general de la detección se ha mejorado más de 10 000 veces en comparación con los métodos tradicionales de prueba y error que requieren mucho tiempo y mano de obra.
Catalizadores ternarios Ni-Co-Ti. Crédito:NIMTE
Además, se realizó el análisis electroquímico paralelo, indicando que entre el diagrama de fase amplio con 39 %
Además, investigaron el mecanismo subyacente y descubrieron que la baja densidad de empaquetamiento atómico y la baja energía de unión de electrones contribuyen a la alta actividad catalítica en HER.
La estrategia combinatoria de alto rendimiento propuesta en este estudio mostró un gran potencial para extenderse a la exploración de catalizadores en sistemas de aleación de mayor composición e incluso para OER. Mejora del rendimiento de las pilas de combustible mediante la tecnología de fabricación de semiconductores
