Diseño racional de hojas de grafeno decoradas con átomos individuales (Ru, Ir y Pt) envueltas con aleación de NiCo como electrocatalizadores para la división del agua

La energía, el agua y el medio ambiente son desafíos clave para la humanidad, agravados por el consumo energético mundial, que en 2018 alcanzó 9938 Mtoe, mayoritariamente de combustibles fósiles, con emisiones récord de CO2. Ante el cambio climático, la transición a sistemas sostenibles está en marcha, con la electricidad, hoy el 20% del consumo energético, proyectada a superar al petróleo y carbón, alcanzando más del 30% para 2040 gracias a la demanda de energías renovables. En la presente propuesta se propone el diseño racional de electrocatalizadores de aleación NiCo envueltos en láminas de grafeno y decorados con átomos individuales de Ru, Ir y Pt para la división general del agua. Para ello se sintetizarán óxido de grafeno (GO) y óxido de grafeno reducido (rGO) mediante métodos mejorados. Las aleaciones de NiCo envueltas en grafeno se prepararán por sinterización en atmosfera inerte. Se doparán los átomos individuales de metales nobles en los nanocompuestos NiCo/grafeno. Los electrocatalizadores sintetizados se caracterizarán mediante XRD, FT-IR, FESEM, XPS, espectroscopía Raman, BET, HRTEM y EDS para vincular su comportamiento catalítico con su naturaleza, estructura y composición. Se realizarán mediciones electroquímicas como voltamperometría cíclica y electrodo de disco rotatorio para investigar el rendimiento y la estabilidad de los electrocatalizadores para la reacción de evolución de oxígeno (OER) y la reacción de evolución de hidrógeno (HER). Se evaluarán parámetros como sobrepotencial, gráfico de Tafel, densidad de corriente de intercambio, eficiencia farádica, frecuencia de rotación, espectroscopía de impedancia electroquímica y estabilidad. El objetivo es desarrollar electrocatalizadores bifuncionales altamente activos y estables basados en átomos individuales de metales nobles y aleaciones de metales de transición envueltas en grafeno para la división general del agua en medio ácido y alcalino. La novedad radica en la síntesis de electrocatalizadores libres de aglutinante mediante sinterización simple.