Generación escalable de hidrógeno con cátodo híbrido

Investigadores del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo han propuesto un cátodo híbrido asequible para mejorar la electrólisis del agua de mar en la producción de hidrógeno.

La electrólisis del agua de mar ofrece una forma de generar hidrógeno y ofrece un enfoque sostenible para la conversión y el almacenamiento de energía mientras se preservan los recursos de agua dulce. Este proceso, impulsado por fuentes de energía renovables en alta mar, como la energía solar, eólica y mareomotriz, representa una vía prometedora para la producción de hidrógeno verde y apoya los esfuerzos de neutralización del carbono y picos de carbono. Sin embargo, el rendimiento de la generación de hidrógeno se ha visto limitado por la compleja variabilidad de las energías renovables en alta mar, especialmente en condiciones extremas.

Investigadores del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) han propuesto un método eficiente y económico para sintetizar un cátodo híbrido para mejorar la electrólisis del agua de mar en la producción de hidrógeno. Los científicos propusieron un enfoque simple usando grabado, sulfurización y electrodeposición como un medio para producir un [email protected]@Cátodo Ni/NiMo en una escala de 10 × 10 cm2.

El cátodo combinado mostró un notable rendimiento de evolución de hidrógeno, mostrando sobrepotenciales de 190 y 250 mV, respectivamente, a una densidad de corriente de 1000 mA cm-2 tanto en agua de mar artificial alcalina como en agua de mar real. Además, la estructura de nanomatriz con propiedades superaerofóbicas permite un transporte de masa de hidrógeno eficiente incluso en condiciones de alta densidad de corriente. En condiciones de estado estacionario, el cátodo desarrollado mostró una estabilidad excepcional con una mínima pérdida de sobrepotencial, incluso después de más de 2000 horas a 500 mA cm-2. Este es un signo de la notable estabilidad a largo plazo del cátodo.

A pesar de la naturaleza desafiante y fluctuante de la energía renovable en alta mar, el cátodo híbrido exhibió notables propiedades anticorrosivas y demostró una vida útil de 1500 horas, incluso en condiciones reales de arranque/parada aceleradas. El estudio ha presentado un enfoque eficiente para sintetizar cátodos de alto rendimiento adecuados para la producción de hidrógeno a escala industrial mediante electrólisis de agua de mar.

Además, la evaluación tanto del rendimiento como del costo ha resaltado el importante potencial del cátodo sintetizado para facilitar la producción sostenible de hidrógeno a escala industrial.

Referencia: Wenwen Xu et al., Fabricación escalable de Cu₂[email protected]@Cátodo híbrido Ni/NiMo para electrólisis de agua de mar de alto rendimiento, Materiales funcionales avanzados (2023). DOI: 10.1002/adfm.202302263