Estudio del proceso de electrodeposición de nanopartículas de plata sobre electrodos de níquel para mejorar su actividad catalítica hacia la reacción de evolución del oxígeno en medio alcalino

Abstract

[ES] El hidrógeno verde (H2) desempeñará un papel crucial en abordar los desafíos medioambientales actuales, como la sustitución de los combustibles fósiles para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2). La producción de hidrógeno a partir de la electrólisis del agua, utilizando energía renovable, es un enfoque prometedor para lograr la descarbonización. Aunque este proceso es limpio en términos ambientales, a día de hoy enfrenta costos energéticos significativos. Este trabajo se centra en mejorar la eficiencia de la reacción de evolución del oxígeno (OER) en la electrólisis alcalina, crucial para la producción de hidrógeno verde. El níquel se ha identificado como un material de electrodo efectivo para la OER, y el dopado con nanopartículas de plata puede mejorar su actividad. El objetivo principal de este trabajo fue optimizar la electrodeposición de nanopartículas de plata sobre electrodos de níquel para mejorar la actividad catalítica de la OER. Esta optimización consistió en la realización de un estudio de los efectos provocados por las variaciones en los parámetros clave durante el proceso de la electrodeposición, como son la intensidad de los pulsos aplicados, su tiempo de duración y el número de pulsos implicados. El enfoque experimental implicó la síntesis de electrodos porosos de níquel dopados con plata mediante la técnica de electrodeposición pulsada, los cuales fueron caracterizados electroquímicamente a diferentes temperaturas empleando técnicas como la voltametría cíclica y lineal, junto con la espectroscopía de impedancia electroquímica, para analizar así la cinética de la OER. La optimización de los pulsos de electrodeposición se basó en los resultados cinéticos obtenidos, pretendiendo maximizar las propiedades catalíticas de los electrodos para la OER. De esta forma, se procuró mejorar la producción de hidrógeno verde con el objetivo de contribuir a la viabilidad de este como solución ambiental sostenible.

[EN] Green hydrogen (H2) will play a crucial role in addressing current environmental challenges, such as replacing fossil fuels to reduce carbon dioxide (CO2) emissions. The production of hydrogen from the electrolysis of water, using renewable energy, is a promising approach to achieve decarbonization. Although this process is environmentally clean, it currently faces significant energy costs. This work focuses on improving the efficiency of the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline electrolysis, crucial for green hydrogen production. Nickel has been identified as an effective electrode material for OER, and doping with silver nanoparticles can improve its activity. The main objective of this work was to optimize the electrodeposition of silver nanoparticles on nickel electrodes to improve the catalytic activity of OER. This optimization consisted of a study of the effects caused by variations in key parameters during the electrodeposition process, such as the intensity of the applied pulses, their duration time and the number of pulses involved. The experimental approach involved the synthesis of porous nickel electrodes doped with silver using the pulsed electrodeposition technique, which were electrochemically characterized at different temperatures using techniques such as cyclic and linear voltammetry, together with electrochemical impedance spectroscopy, in order to analyze the kinetics of OER. The optimization of the electrodeposition pulses was based on the kinetic results obtained, aiming to maximize the catalytic properties of the electrodes for OER. In this way, efforts were made to improve the production of green hydrogen in order to contribute to its viability as a sustainable environmental solution.