Investigação da atividade e estabilidade de catalisadores de seleneto de níquel dopados com óxido de irídio para eletrólise alcalina

• Processo: 23/13095-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Edson Antonio Ticianelli
• Beneficiário: Pâmella Silva Rodrigues
• Supervisor: Serhiy Cherevko
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (HI ERN), Alemanha
• Vinculado à bolsa: 21/01869-7 - Investigação de selenetos de Ni e Co dopados com Ir e Ag como eletrocatalisadores das reações de evolução/redução de oxigênio e de evolução/oxidação de hidrogênio em meio alcalino, BP.DD
• Assunto(s): Eletroquímica Catalisadores Eletrólise da água Metais de transição
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: alkaline water electrolysis | electrocatalyst stability | electrochemisty | nickel selenide | Oxygen evolution reaction | transition metal-based | Físico-Química

Resumo

A busca por fontes de energia sustentáveis estimulou avanços em tecnologias de energia alternativa, particularmente a divisão eletrocatalítica de água em grande escala como um método promissor para a produção de hidrogênio. Este processo envolve reação de evolução de oxigênio (OER) e reação de evolução de hidrogênio (HER), com materiais catalíticos no núcleo dos dispositivos eletrolisadores. Catalisadores à base de metais de transição, como o seleneto de níquel, têm sido ativamente estudados para eletrólise da água devido à sua atividade catalítica intrínseca adequada. No atual projeto de doutorado (FAPESP), constatou-se que baixas quantidades de dopantes à base de metais nobres (IrOx) foram suficientes para modificar as propriedades eletrônicas dos eletrodos de seleneto de níquel (NiSe2), melhorando sua atividade. No entanto, ainda existem evidências experimentais limitadas para explicar o efeito da dopagem na estabilidade sob condições de eletrólise. Estudos publicados recentemente contribuíram significativamente para a compreensão da estabilidade de eletrocatalisadores usando técnicas de espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) on-line e ex-situ. Portanto, esta proposta de pesquisa visa preencher a lacuna de conhecimento sobre a estabilidade de catalisadores NiSe2 dopados com IrOx, e os efeitos da dopagem nos rearranjos estruturais e transformações químicas em catalisadores sob condições OER e HER, utilizando varredura de células de fluxo online com ICP-MS. (SFC-ICP-MS) e análises ex-situ ICP-MS da degradação do catalisador sob condições realistas simuladas através de um eletrolisador com conjuntos de eletrodos de membrana (MEA). O estudo busca contribuir para o entendimento da cinética eletroquímica e dos processos de degradação de materiais à base de metais de transição, e consequentemente para o desenvolvimento de eletrocatalisadores mais duráveis e eficientes para eletrólise de água. (AU)