El desarrollo de electrocatalizadores rentables para una reacción de evolución del hidrógeno eficiente y duradera es de vital importancia para satisfacer la creciente demanda de este combustible. Los metales del grupo del platino presentan una excelente actividad en la reacción, pero su elevado costo dificulta su aplicación generalizada.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Tang Zhiyong y el profesor asociado Zhang Jie, del Instituto de Investigación Avanzada de Shanghai (SARI) de la Academia China de Ciencias, ha propuesto un novedoso método de fotopolimerización en 3D para fabricar electrocatalizadores estructurados a base de níquel.
El estudio,publicadoen Nano Energy, cuenta con una estructura cúbica única similar al gluten y una fuerte interacción entre el catalizador y el sustrato.
Esta investigación proporciona una estrategia novedosa para preparar con precisión los catalizadores estructurados sin metales nobles, con una actividad mejorada en la electrólisis del agua alcalina, según la publicación.
Además, el método de impresión 3D fotocurable desarrollado proporciona una opción alternativa para la fabricación de electrocatalizadores de bajo costo con arquitectura 3D compleja.
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La impresión 3D de fotopolimerización tiene un costo de fabricación mucho menor que el de la impresión 3D de fusión selectiva por láser, y un grado de libertad y precisión de impresión mucho mayor que el de la impresión 3D de escritura directa de tinta, indica la publicación.
Basándose en esta tecnología, los investigadores optimizaron la composición de la pasta de impresión y el proceso de postratamiento. La superficie del electrodo resultante presenta una estructura cúbica similar al gluten, en la que el titanio existe en estado amorfo con una fuerte interacción con el níquel, lo que permite aumentar las zonas activas y mejorar las propiedades electrolíticas.
El electrodo de níquel adaptado presenta una excelente durabilidad y un notable bajo sobrepotencial, superando al catalizador comercial de platino sobre carbono (Pt/C) y a la mayoría de los electrocatalizadores de última generación.
Los cálculos de la teoría del funcional de la densidad revelan además que el dopaje de titanio disminuye la barrera de energía de disociación del agua y la de energía del hidrógeno, mejorando así la reacción de evolución del vector.
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Redacción | Antonio Vilela
