Uma técnica para criar um material para eletrólise de água econômica usa um método químico simples para preparar ânodos à base de níquel para melhorar a reação de evolução de oxigênio. Ganhos de eficiência como este desenvolvido pela KAUST são importantes na evolução das energias renováveis.

Uma técnica para criar um material para eletrólise de água econômica usa um método químico simples para preparar ânodos à base de níquel para melhorar a reação de evolução de oxigênio. Ganhos de eficiência como este desenvolvido pela KAUST são importantes na evolução das energias renováveis.

O hidrogênio armazena uma quantidade enorme de energia e, portanto, oferece um grande potencial como um meio sustentável, fonte de energia livre de carbono. O hidrogênio também é abundante na Terra, embora predominantemente na forma de água. A eletrocatálise pode separar os átomos de hidrogênio dos átomos de oxigênio, mas uma consideração crucial é um processo conhecido como evolução do oxigênio. A taxa de criação de oxigênio é conhecida por afetar a taxa geral de produção de hidrogênio, portanto, os cientistas estão procurando um catalisador para intensificar essa reação.

Metais nobres, como irídio e rutênio, têm excelente desempenho de evolução de oxigênio, mas são muito caros. Como alternativa mais barata, Ph.D. o estudante Tatsuya Shinagawa e o estudante de estágio Marcus Ng foram orientados pelo professor associado Kazuhiro Takanabe do Centro de Catálise KAUST para usar um método químico simples para melhorar a reação de evolução do oxigênio.

Eletrocatalisadores à base de níquel mostraram desempenho encorajador em experimentos anteriores. Entre eles está o óxido de níquel-ferro; mas o custo e a complexidade de sua síntese são uma desvantagem.

"Os eletrolisadores existentes funcionam em ambientes extremamente alcalinos ou ácidos, e essas condições adversas serão caras quando impulsionadas por fontes de energia renováveis, "disse Shinagawa." Também é importante que a maioria dos estudos sobre separação eletrocatalítica de água foram realizados em temperatura ambiente. Temperaturas mais altas são necessárias em sistemas práticos. "

O protocolo da equipe envolve ciclos redox repetidos de níquel em um eletrólito de carbonato ou fosfato em pH moderado e temperatura de aproximadamente 55 ° C e a avaliação do desempenho do processo de divisão de água em temperaturas elevadas (até 80 ° C)

A imagem do eletrodo de níquel resultante com um microscópio eletrônico de varredura indicou que o processo de fabricação reestrutura a superfície para criar uma camada de hidróxido de óxido de níquel com mais de um milímetro de espessura. A estrutura tridimensional dessa camada pode capturar cátions de metal alcalino fracamente ligados e água.

A equipe mostrou que seu eletrodo exibiu desempenho de reação de evolução de oxigênio muito superior em comparação com óxido de níquel-ferro sob condições de pH quase neutras e em temperaturas comumente usadas em processamento industrial.

"Esperamos seguir este estudo construindo uma compreensão mais aprofundada das propriedades do material e seu desempenho, "disse Shinagawa." Por exemplo, um estudo aprofundado sobre a cinética identificará a etapa de reação limitante sobre o eletrocatalisador à base de níquel preparado, o que levará a uma maior melhoria da atividade catalítica. "