Prolongar la vida útil de los electrocatalizadores
Anuncios
Un equipo de investigadores ha descubierto cómo mantener activo y estable un electrocatalizador de óxido basado en el cobalto. El elemento cromo desempeña un papel crucial en este proceso.
Aunque el cromo en sí no es un elemento activo, su disolución continua permite una transformación superficial reversible que mantiene activo y estable el electrocatalizador de óxido de espinela de Co-Cr. Esto podría mejorar significativamente la eficiencia de la producción de hidrógeno. Estos resultados proceden de investigadores de la Universidad Ruhr de Bochum (Alemania), los Institutos Max Planck de Materiales Sostenibles de Düsseldorf y de Investigación del Carbón de Mülheim, el Forschungszentrum Jülich y el Instituto Helmholtz de Energías Renovables de Erlangen-Nürnberg. Los resultados se publican en la revista Nature Communications el 10 de noviembre de 2025.
El óxido espinela de Co-Cr es un compuesto químico formado por cobalto, cromo y oxígeno, con una estructura cristalina especial conocida como espinela. En esta estructura, los iones metálicos cobalto y cromo se disponen en un patrón específico con iones de oxígeno. El óxido de espinela a base de Co se utiliza a menudo como electrocatalizador, en particular para la reacción de evolución del oxígeno. Los electrocatalizadores de la reacción de evolución del oxígeno suelen ser óxidos de metales nobles. En cambio, el óxido de espinela de Co ofrece una alternativa asequible como electrocatalizador anódico para la electrólisis del agua, es decir, la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno. Hasta ahora, sin embargo, el óxido de espinela de Co solía perder la actividad muy rápidamente durante la reacción. Y aquí es precisamente donde entra la investigación del nuevo estudio.
"La reacción de evolución del oxígeno es lenta y constituye el cuello de botella de todo el sistema", afirma el Prof. Dr. Tong Li, catedrático de Caracterización a Escala Atómica de la Universidad Ruhr de Bochum. El elemento cromo del catalizador de óxido de espinela de Co-Cr no interviene en la reacción de evolución del oxígeno. "Curiosamente, sin embargo, el catalizador se vuelve muy activo y estable cuando se añade mucho cromo en el óxido de espinela de Co", explica Tong Li. La razón es que el cromo se disuelve continuamente durante la reacción, formando oxihidróxido. "Esto permite una transformación reversible entre hidróxido y oxihidróxido. Esta transformación activa el cobalto del catalizador y mantiene su actividad durante mucho tiempo", añade.
"Por tanto, la lixiviación del cromo no es mala. Esto no es nada intuitivo", explica Tong Li el sorprendente resultado. Tong Li es experto en tomografía por sonda atómica, un método que ayuda a visualizar la distribución espacial de los materiales átomo a átomo. En este estudio sobre el óxido de espinela de Co-Cr, ella y sus colegas combinaron este método con microscopía electrónica de transmisión, espectroscopia de absorción de rayos X, espectroscopia de fotoemisión de rayos X, espectroscopia Raman in situ y mediciones electroquímicas.
El estudio demuestra que la disolución continua de cromo puede mejorar significativamente la actividad y estabilidad de los electrocatalizadores de óxido de espinela de cobalto para la reacción de evolución del oxígeno. Esta investigación podría allanar el camino hacia catalizadores más eficientes y sostenibles. "La nueva comprensión atómica es crucial para optimizar los electrocatalizadores para aplicaciones prácticas, como la producción de hidrógeno, un portador de energía prometedor para el futuro", afirma Tong Li.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Biao He, Pouya Hosseini, Tatiana Priamushko, Oliver Trost, Eko Budiyanto, Christoph Bondue, Jonas Schulwitz, Aleksander Kostka, Harun Tüysüz, Martin Muhler, Serhiy Cherevko, Kristina Tschulik, Tong Li; "Atomic-scale insights into surface reconstruction and transformation in Co-Cr spinel oxides during the oxygen evolution reaction"; Nature Communications, Volume 16, 2025-11-10
Más noticias del departamento ciencias
