Biocarbon dopado con nitrógeno derivado de residuos de extracción de alginato de spp.: Hacia electrocatalizadores de bajo costo para la ORR alcalina
Autores: Caldera, Aurora; Escobar, Beatriz; Briceño, Juan; Baas-López, José M.; Barbosa, Romeli; Uribe, Jorge
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Biocarbon dopado con nitrógeno derivado de residuos de extracción de alginato de spp.: Hacia electrocatalizadores de bajo costo para la ORR alcalina
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Química
Palabras clave
Extracción
Alginatos
Residuos
Biocarbón
Dopado con nitrógeno
Electrocatalisis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Los procesos de extracción de alginatos de spp. generan una cantidad sustancial de residuos sólidos que comúnmente se desechan. Este estudio explora la transformación sostenible de estos residuos en biocarbono dopado con nitrógeno a través de activación química con KOH y dopaje de nitrógeno utilizando urea. Se utilizaron XRD, FTIR, SEM-EDX, espectroscopia Raman, análisis de área de superficie BET, XPS y análisis elemental CHNS para caracterizar los materiales. El biocarbono dopado y activado (BDA) demostró excelentes propiedades fisicoquímicas, incluyendo un área de superficie específica de 1790 m g y una estructura mesoporosa. La evaluación electroquímica en medio alcalino reveló una densidad de corriente de -4.37 mA cm, un potencial de inicio de 0.922 E vs. RHE y un potencial de media onda de 0.775 E vs. RHE. El análisis de Koutecky-Levich indicó una vía de reducción de dos electrones. El rendimiento superior se atribuyó a los efectos sinérgicos de alta área de superficie, funcionalidades de nitrógeno (N piridinico y N pirrólico) y una mayor accesibilidad de los sitios activos. Estos resultados destacan el potencial del biocarbono dopado con nitrógeno derivado de residuos como una alternativa sostenible y de bajo costo para la electrocatalisis de ORR en pilas de combustible alcalinas.
Descripción
Los procesos de extracción de alginatos de spp. generan una cantidad sustancial de residuos sólidos que comúnmente se desechan. Este estudio explora la transformación sostenible de estos residuos en biocarbono dopado con nitrógeno a través de activación química con KOH y dopaje de nitrógeno utilizando urea. Se utilizaron XRD, FTIR, SEM-EDX, espectroscopia Raman, análisis de área de superficie BET, XPS y análisis elemental CHNS para caracterizar los materiales. El biocarbono dopado y activado (BDA) demostró excelentes propiedades fisicoquímicas, incluyendo un área de superficie específica de 1790 m g y una estructura mesoporosa. La evaluación electroquímica en medio alcalino reveló una densidad de corriente de -4.37 mA cm, un potencial de inicio de 0.922 E vs. RHE y un potencial de media onda de 0.775 E vs. RHE. El análisis de Koutecky-Levich indicó una vía de reducción de dos electrones. El rendimiento superior se atribuyó a los efectos sinérgicos de alta área de superficie, funcionalidades de nitrógeno (N piridinico y N pirrólico) y una mayor accesibilidad de los sitios activos. Estos resultados destacan el potencial del biocarbono dopado con nitrógeno derivado de residuos como una alternativa sostenible y de bajo costo para la electrocatalisis de ORR en pilas de combustible alcalinas.