Desarrollo de un electrocatalizador de óxido tetra metálico sin aglutinante para una eficiente reacción de evolución del oxígeno
Autores: Asad, Muhammad; Shah, Afzal; Iftikhar, Faiza Jan; Nimal, Rafia; Nisar, Jan; Zia, Muhammad Abid
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Desarrollo de un electrocatalizador de óxido tetra metálico sin aglutinante para una eficiente reacción de evolución del oxígeno
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
División del agua
Electrólisis
OER
Catalizadores
Aglutinantes
óxido tetra-metálico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La división del agua ha surgido como una fuente de energía sostenible, renovable y libre de carbono. El agua experimenta la reacción de evolución del hidrógeno (HER) y la reacción de evolución del oxígeno (OER) durante la electrólisis. Sin embargo, entre estas reacciones de semicelda, la OER es la que requiere más energía. Por lo tanto, el desarrollo de catalizadores eficientes para acelerar la OER es clave para impulsar la viabilidad comercial de los electrolizadores. Los aglutinantes típicos como Nafion y PVDF no son preferidos para diseñar electrocatalizadores comerciales ya que pueden comprometer la conductividad. Por lo tanto, hemos diseñado un novedoso y económico catalizador de óxido tetra-metálico (Co-Cu-Zn-Fe) sin aglutinante que cataliza eficientemente la OER. Este catalizador se cultivó sobre la superficie del transductor de óxido de estaño dopado con flúor (FTO) mediante un método potenciodinámico fácil. La estructura y morfología del electrodo modificado fueron caracterizadas por difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X por dispersión de energía. El análisis de XRD confirmó la deposición de CoFeO y CuCoO junto con la formación de aleaciones de Co-Fe y Co-Cu. Del mismo modo, los resultados de EDX y SEM muestran la presencia de metales en la superficie de FTO de acuerdo con los resultados de XRD. Se empleó voltametría de barrido lineal para probar el rendimiento del catalizador para acelerar la OER en un medio fuertemente alcalino de pH-13. El catalizador demostró un impresionante rendimiento catalítico de OER, con una sobretensión de solo 216 mV a una densidad de corriente de 10 mA cm. Además, la respuesta cronopotenciométrica reveló que el catalizador diseñado era estable a un potencial de 1,80 V durante 16 h. Por lo tanto, el catalizador diseñado es el primer ejemplo de un catalizador altamente estable, eficiente y económico que cataliza la OER con la menor sobretensión.
Descripción
La división del agua ha surgido como una fuente de energía sostenible, renovable y libre de carbono. El agua experimenta la reacción de evolución del hidrógeno (HER) y la reacción de evolución del oxígeno (OER) durante la electrólisis. Sin embargo, entre estas reacciones de semicelda, la OER es la que requiere más energía. Por lo tanto, el desarrollo de catalizadores eficientes para acelerar la OER es clave para impulsar la viabilidad comercial de los electrolizadores. Los aglutinantes típicos como Nafion y PVDF no son preferidos para diseñar electrocatalizadores comerciales ya que pueden comprometer la conductividad. Por lo tanto, hemos diseñado un novedoso y económico catalizador de óxido tetra-metálico (Co-Cu-Zn-Fe) sin aglutinante que cataliza eficientemente la OER. Este catalizador se cultivó sobre la superficie del transductor de óxido de estaño dopado con flúor (FTO) mediante un método potenciodinámico fácil. La estructura y morfología del electrodo modificado fueron caracterizadas por difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X por dispersión de energía. El análisis de XRD confirmó la deposición de CoFeO y CuCoO junto con la formación de aleaciones de Co-Fe y Co-Cu. Del mismo modo, los resultados de EDX y SEM muestran la presencia de metales en la superficie de FTO de acuerdo con los resultados de XRD. Se empleó voltametría de barrido lineal para probar el rendimiento del catalizador para acelerar la OER en un medio fuertemente alcalino de pH-13. El catalizador demostró un impresionante rendimiento catalítico de OER, con una sobretensión de solo 216 mV a una densidad de corriente de 10 mA cm. Además, la respuesta cronopotenciométrica reveló que el catalizador diseñado era estable a un potencial de 1,80 V durante 16 h. Por lo tanto, el catalizador diseñado es el primer ejemplo de un catalizador altamente estable, eficiente y económico que cataliza la OER con la menor sobretensión.