Influencia de la estructura porosa y de la composición del recubrimiento de NiFe en sus propiedades electroquímicas para la producción de hidrógeno

Abstract

La producción de hidrógeno mediante electrólisis del agua requiere el desarrollo de electrodos eficientes y de bajo costo que favorezcan la reacción de evolución de hidrógeno (HER). En este trabajo se estudió la influencia de la estructura porosa y la composición de recubrimientos Ni-Fe en el desempeño electrocatalítico de electrodos fabricados mediante impresión 3D en PLA/Carbon Black. Se diseñaron electrodos con arquitecturas Giroide 70% y Schwartz 70%, sobre los cuales se electrodepositaron recubrimientos de 10%Fe-90%Ni, 30%Fe-70%Ni y 50%Fe-50%Ni. El desempeño electroquímico fue evaluado mediante cronoamperometría, espectroscopía de impedancia electroquímica, voltamperometría cíclica, voltamperometría lineal, pendientes Tafel, estimación del área electroquímicamente activa y pruebas de estabilidad. Los resultados evidenciaron que la estructura porosa influye significativamente en la respuesta electroquímica, siendo la arquitectura Giroide 70% la de mejor desempeño debido a una mayor accesibilidad del electrolito y mejor transferencia de carga. Asimismo, la composición del recubrimiento modificó la actividad catalítica, destacándose la aleación 50%Fe-50%Ni por su mejor compromiso cinético para HER y la su alta actividad y estabilidad. La incorporación de Fe promovió efectos sinérgicos que favorecieron la respuesta electrocatalítica respecto al níquel puro. En conjunto, los resultados demuestran que la combinación de impresión 3D y recubrimientos Ni-Fe es una estrategia prometedora para el diseño de electrodos eficientes para producción de hidrógeno.