Producción de Hidrógeno Mejorada en Celdas de Electrólisis de Espacio Cero Utilizando Electrodos Metálicos Basados en SS316 Optimizados
Autores: Petkucheva, Elitsa; Iliev, Jordan; Borisov, Galin; Slavcheva, Evelina
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Producción de Hidrógeno Mejorada en Celdas de Electrólisis de Espacio Cero Utilizando Electrodos Metálicos Basados en SS316 Optimizados
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Demuestra
Modificación
Electrodos
Temperatura
Electrolizadores
Rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo demuestra por primera vez una modificación rentable de electrodos de acero inoxidable con un precursor de Fe3+ a través del método de profundo y seco (DDM) a temperaturas de procesamiento entre 20 grados C y 80 grados C, lo que permite su aplicabilidad simultánea tanto para OER como para HER en electrolizadores de espacio cero. El enfoque ofrece una alternativa duradera y económica a los electrodos convencionales basados en níquel. Análisis morfológicos y composicionales mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDX) demostraron una evolución pronunciada de las características de la superficie dependiente de la temperatura. A 20 grados C, los recubrimientos exhibieron alta porosidad y cobertura incompleta, mientras que el tratamiento a 60 grados C produjo una capa compacta, uniforme y continua con exposición de Fe/Ni suprimida y una mayor incorporación de oxígeno. La caracterización electroquímica en KOH al 25% mediante voltametría cíclica y mediciones de polarización confirmó un comportamiento redox reversible y áreas de superficie electroquímicamente activas comparables en todas las muestras, siendo los electrodos a 60 grados C los que lograron la mayor actividad catalítica. En pruebas de celdas de electrólisis (espacio cero), los electrodos optimizados entregaron bajos voltajes de celda, densidades de corriente de hasta 1.35 A cm-2 y salidas de potencia cercanas a 3.5 W cm-2. Estos resultados establecen la temperatura de procesamiento como un factor decisivo para adaptar la morfología, composición y rendimiento de los electrodos fabricados por DDM, subrayando la promesa de los electrodos tratados a 60 grados C para una producción eficiente de hidrógeno.
Descripción
Este trabajo demuestra por primera vez una modificación rentable de electrodos de acero inoxidable con un precursor de Fe3+ a través del método de profundo y seco (DDM) a temperaturas de procesamiento entre 20 grados C y 80 grados C, lo que permite su aplicabilidad simultánea tanto para OER como para HER en electrolizadores de espacio cero. El enfoque ofrece una alternativa duradera y económica a los electrodos convencionales basados en níquel. Análisis morfológicos y composicionales mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDX) demostraron una evolución pronunciada de las características de la superficie dependiente de la temperatura. A 20 grados C, los recubrimientos exhibieron alta porosidad y cobertura incompleta, mientras que el tratamiento a 60 grados C produjo una capa compacta, uniforme y continua con exposición de Fe/Ni suprimida y una mayor incorporación de oxígeno. La caracterización electroquímica en KOH al 25% mediante voltametría cíclica y mediciones de polarización confirmó un comportamiento redox reversible y áreas de superficie electroquímicamente activas comparables en todas las muestras, siendo los electrodos a 60 grados C los que lograron la mayor actividad catalítica. En pruebas de celdas de electrólisis (espacio cero), los electrodos optimizados entregaron bajos voltajes de celda, densidades de corriente de hasta 1.35 A cm-2 y salidas de potencia cercanas a 3.5 W cm-2. Estos resultados establecen la temperatura de procesamiento como un factor decisivo para adaptar la morfología, composición y rendimiento de los electrodos fabricados por DDM, subrayando la promesa de los electrodos tratados a 60 grados C para una producción eficiente de hidrógeno.