Síntesis y propiedades de electrodos de Níquel/Grafeno para generación de hidrógeno

E. A. FRANCESCHINI; H. R. CORTI; M. J. GÓMEZ; G. I. LACCONI

Congreso; Congreso International de Metalurgia y Materiales 16° SAM CONAMET; 2016

SINTESIS Y PROPIEDADES DE ELECTRODOS DE NÍQUEL/GRAFENO PARA GENERACION DE HIDRÓGENO Melisa J. Gomez(1), Esteban A. Franceschini (1,2), Horacio R. Corti (2,3) y Gabriela I. Lacconi (1)(1)INFIQC-CONICET, Dto. de Fisicoquímica Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Ciudad Universitaria, 5000, Córdoba, Argentina.(2)Departamento de Física de la Materia Condensada, Centro Atómico Constituyentes, Comisión Nacional de Energía Atómica, Av. Gral. Paz 1499 (B1650KNA) San Martín, Buenos Aires, Argentina.(3)Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física and INQUIMAE-CONICET, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Universitaria, Pabellón II, C1428EHA, Buenos Aires, Argentina.RESUMEN El empleo de nanomateriales, por ejemplo el óxido de grafeno (GO), como bloques para la síntesis de materiales híbridos ha sido ampliamente estudiado durante los últimos años [1,2]. A pesar de que la síntesis de estos materiales es compleja [4], en los últimos años estos materiales han sido propuestos como electrodos para la producción de hidrógeno [3].En este trabajo se presenta un método simple y reproducible para la síntesis de electrodos híbridos de níquel/grafeno. Este método consiste en la modificación de un baño de electrodeposición de níquel convencional mediante la incorporación de escamas de óxido de grafeno, por lo que la síntesis puede ser industrialmente escalable. La síntesis se realiza por electrodeposición a 5 A/dm2 sobre electrodos de níquel macizo bajo agitación mecánica.El catalizador sintetizado fue caracterizado estructural y electroquímicamente, mediante comparación con los resultados obtenidos en electrodos de níquel convencional. Los estudios de XRD no muestran cambios apreciables en el parámetro de red, aunque se observa una disminución en la relación de planos (200)/(111) relacionado con un aumento en la estabilidad del catalizador. Los espectros Raman muestran las bandas características de GO reducido en la matriz del catalizador. Asimismo, la formación de hidruros de níquel en el catalizador níquel/grafeno no es observada, a diferencia del electrodo de níquel puro.La cinética de la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER) se estudió en ambos catalizadores, níquel convencional y níquel/grafeno, encontrando cambios en la actividad. El catalizador híbrido presenta una mayor actividad catalítica hacia la HER y la presencia de GO en la matriz de Ni inhibe la hidruración del níquel con la consecuente pérdida de actividad catalítica.Mediante los análisis de pendientes de Tafel no se evidencian reacciones paralelas indicando que no existe la degradación electroquímica del grafeno durante su utilización como electrodo para la generación de hidrógeno.REFERENCIAS 1.Y. Zheng, Y. Jiao, L.H. Li, T. Xing, Y. Chen, M. Jaroniec, and S.Z. Qiao, Toward design of synergistically active carbon-based catalysts for electrocatalytic hydrogen evolution; ACS Nano Vol. 8 (2014) p. 5290-5296.2.G. Xie , K. Zhang , B. Guo , Q. Liu , L. Fang and J. R. Gong, ?Graphene-Based Materials for Hydrogen Generation from Light-Driven Water Splitting; Advance Materials, vol. 25 (2013), p. 3820 - 3839.3.J. Zhu, Y. K. Sharma, Z. Zeng, X. Zhang, M. Srinivasan, S. Mhaisalkar, H. Zhang, H. H. Hng, and Q. Yan, Cobalt Oxide Nanowall Arrays on Reduced Graphene Oxide Sheets with Controlled Phase, Grain Size, and Porosity for Li-Ion Battery Electrodes; Journal of Physical Chemistry C, Vol. 115 (2011), p. 8400-8406.4.D. Akyüz, B. Keskin, U. Şahintürk and A. Koca, Electrocatalytic hydrogen evolution reaction on reduced graphene oxide electrode decorated with cobaltphthalocyanine; Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 188, (2016), p. 217-226.