¿Cómo se utiliza el ánodo dimensionalmente estable (DSA) en la producción de hidrógeno?

¿Cómo se utiliza el ánodo dimensionalmente estable (DSA) en la producción de hidrógeno? Las emisiones de carbono de los combustibles basados en el carbono causan problemas ambientales, mientras que el hidrógeno se considera una nueva fuente de energía para reemplazar a los combustibles fósiles. La producción y el almacenamiento de hidrógeno se han convertido en tecnologías esenciales en los últimos tiempos. La electrólisis del agua mediante electricidad o luz solar es el método que se está utilizando para la producción de hidrógeno respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, la producción de hidrógeno a través de la electrólisis se ve obstaculizada por la reacción de evolución lenta del oxígeno (REA) en el ánodo cinéticamente. La reacción de evolución del hidrógeno (HER) en el cátodo es una reacción de dos electrones; sin embargo, el REA en el ánodo es una reacción de cuatro electrones con varios pasos, que requiere mayor energía para superar la barrera cinética. Por lo tanto, es importante desarrollar un catalizador REA para electrólisis con alta eficiencia. Los ánodos dimensionalmente estables (DSA) que adoptan óxido de rutenio (Ru) y óxido de iridio (Ir) se consideraron altamente eficientes como catalizadores REA para la producción de hidrógeno. Sin embargo, estos catalizadores tienen algunos inconvenientes, como el alto costo debido al metal del grupo del platino (PGM) y la baja estabilidad en medios ácidos y básicos. Por lo tanto, surge una gran necesidad de un catalizador REA que contenga una baja carga de metal y que también exhiba una actividad catalítica y estabilidad moderadas.   Tradicionalmente, el ánodo dimensionalmente estable (DSA) se fabrica por descomposición térmica. Sin embargo, el ánodo dimensionalmente estable hecho por descomposición térmica siempre tiene algunos defectos, como la segregación de la composición y las partículas gruesas, que son difíciles de controlar. Además, es difícil hacer un recubrimiento de composición precisa y se requiere mucho calor. Por lo tanto, para superar estas desventajas, los científicos investigaron ánodos dimensionalmente estables que se fabricaron mediante el método de electrodeposición (ED). ED, el método de fabricación que aplica corriente o voltaje para depositar metal sobre un sustrato mediante la reducción de los iones metálicos en la solución ED, se ha utilizado para preparar una película uniforme sobre un sustrato de malla. El DSA se ha preparado utilizando el método ED preparado con electrodo de Ti/TiO2/Ir como electrodo DSA con solución precursora de iridio. Además, los científicos sintetizaron la capa de dióxido de plomo (PbO2) en el sustrato de Ti/TiO2 utilizando una solución precursora de plomo. Estos estudios han reportado que los ánodos DSA preparados con el método ED comprenden un tipo de metal u óxido metálico. Los ánodos DSA con diferentes relaciones Ru a Ir se fabricaron mediante coelectrodeposición, que es fácil de controlar la relación del elemento en el ánodo DSA. Los DSA de tipo malla; Los electrodos de RuO2/Ti y (RuO2-IrO2)/Ti se prepararon como electrodos de evolución de oxígeno en un medio ácido y alcalino. Las condiciones ED, como la densidad de corriente aplicada y los números de ciclo total, se optimizaron para obtener el electrodo RuO2/Ti con alta uniformidad de película.