Cátodo híbrido para la generación eficiente de hidrógeno. Fuente: NIMTE
El grupo de investigación dirigido por el prof. Lu Zhiyi del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha propuesto una estrategia de síntesis de cátodo híbrido fácil y rentable para la electrólisis de agua de mar de alta calidad para producir hidrógeno. El estudio fue publicado en Materiales funcionales avanzados.
El hidrógeno se puede producir por electrólisis del agua de mar, lo que ayuda a conservar los recursos de agua dulce y, por lo tanto, se considera una estrategia sostenible de conversión y almacenamiento de energía.
La electrólisis del agua de mar, impulsada por fuentes de energía renovables en alta mar, como la energía solar, eólica y mareomotriz, es una vía crítica prometedora para la producción de hidrógeno verde, que contribuye al objetivo de “pico de carbono y neutralidad de carbono”. Sin embargo, la compleja fluctuación de la energía renovable en alta mar en condiciones extremas ha limitado la eficiencia de generación de hidrógeno.
Por lo tanto, los científicos propusieron una estrategia simple que involucra decapado, sulfuración y electrodeposición para sintetizar Cu2Cátodo S@NiS@Ni/NiMo en escala de 10 × 10 cm2.
El cátodo híbrido mostró un excelente rendimiento de evolución de hidrógeno con sobrepotenciales de 190 y 250 mV a una densidad de corriente de 1000 mA·cm-2 respectivamente en agua de mar artificial alcalina y agua de mar real.
Además, la estructura superaerofóbica de la nanomatriz permite el transporte masivo de hidrógeno incluso a altas densidades de corriente.
En condiciones de estado estacionario, el cátodo expandido mostró una pérdida de sobrepotencial insignificante después de más de 2000 h a 500 mA cm-2lo que indica una excelente estabilidad del cátodo.
A pesar de las complejas fluctuaciones de la energía renovable marina, el cátodo híbrido mostró excelentes propiedades anticorrosivas, con una resistencia de 1500 horas en condiciones prácticas de arranque/parada aceleradas.
Este trabajo proporcionó un método eficiente para la síntesis de cátodos de alto rendimiento para la producción de hidrógeno a escala industrial mediante electrólisis de agua de mar.
Además, la evaluación del rendimiento y el coste reveló el gran potencial del cátodo sintetizado para la producción sostenible de hidrógeno a escala industrial.
Más información:
Wenwen Xu et al., Producción escalable de Cu2Cátodo híbrido S@NiS@Ni/NiMo para electrólisis de agua de mar de alta eficiencia, Materiales funcionales avanzados (2023). DOI: 10.1002/adfm.202302263