La energía del hidrógeno se considera una solución prometedora con alta densidad energética y cero emisiones contaminantes. Actualmente, el hidrógeno se deriva principalmente de combustibles fósiles, lo que aumenta el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que dificulta los esfuerzos para alcanzar los objetivos de neutralidad de carbono.
La división electroquímica del agua mediante energía renovable es un método ambientalmente sostenible para la producción de hidrógeno. Para mejorar la eficiencia de la producción de hidrógeno y reducir el consumo de energía, es necesario encontrar catalizadores eficientes de la reacción de evolución de hidrógeno (HER).
Los metales del grupo del platino (Pt) se utilizan comúnmente como catalizadores de HER debido a su excelente actividad natural. Sin embargo, la escasez y el alto costo de estos recursos significan que limitaron su aplicación generalizada. Es crucial aumentar la utilización de átomos metálicos para desarrollar catalizadores de Pt de baja carga. Recientemente, los catalizadores soportados se han considerado un enfoque eficaz para minimizar la cantidad de carga de metales preciosos y mantener su excelente actividad.
Los materiales MXene, con su nanoestructura en capas, alta conductividad, buena hidrofilicidad y ricas propiedades químicas de superficie, han encontrado amplias aplicaciones en catálisis.
Un grupo de investigación que incluye a Kai-Ling Zhou, Yang Yang, Yuhong Jin y Hao Wang de la Universidad de Tecnología de Beijing y el Instituto de Ciencia e Ingeniería de los Fondos Marinos de la Academia de Ciencias de China, ha fabricado catalizadores bimetálicos de PtCo pequeños y altamente dispersos en MXene (PtCo/MXene) utilizando un enfoque de reducción paso a paso. Han estudiado la actividad electrocatalítica HER de PtCo/MXene en medio ácido.
La investigación se publica en la revista Frontiers in Energy .
El equipo descubrió que la introducción de especies de Co cambió la estructura electrónica del sitio activo y promovió el rendimiento catalítico del metal precioso Pt en HER. El catalizador PtCo/MXene exhibe una actividad HER superior con un sobrepotencial bajo de 60 y 152 mV a densidades de corriente de −10 y −100 mA/cm 2 , respectivamente, y excelente durabilidad de trabajo en el 0,5 mol/L H2 Entonces4 medio.
El catalizador de PtCo/MXene posee una superficie específica considerable y una impedancia de transferencia de carga mínima. El cálculo DFT muestra que el bimetal PtCo puede promover la desorción de H* y promover el proceso HER en un medio ácido.
Este trabajo proporciona una perspectiva valiosa para introducir metales preciosos de baja carga en MXene y garantizar su actividad y estabilidad.
Más información: Guangxun Chen et al, MXene apoyó el catalizador bimetálico de PtCo para la evolución de hidrógeno en condiciones ácidas, Frontiers in Energy (2024). DOI:10.1007/s11708-024-0925-9
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