Producción de hidrógeno verde mediante el desarrollo de electrocatalizadores de carburo de tungsteno (c-WC) por magnetron sputtering modificado

• Autor: Arias Pinedo, Ofelia Marilú
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/29040
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/29040
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Magnetron Sputtering; Carburo de tungsteno; Catalizadores; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.04.03

La creciente amenaza del cambio climático, derivado principalmente de la combustión de combustibles fósiles, ha intensificado la búsqueda de fuentes energéticas carbono-cero. El hidrógeno (H2) verde ha surgido como una alternativa prometedora, capaz de evitar la emisión anual de 830 millones de toneladas de CO2, según la Agencia Internacional de Energía (AIE). A pesar de sus beneficios, la producción de hidrógeno verde se ve obstaculizada por el elevado costo y escasez de platino, un catalizador esencial. En ese contexto, se busca nuevos electrodos para la producción de hidrógeno. Los carburos de tungsteno (WCs) se destacan como catalizadores no nobles rentables y eficientes en la reacción de evolución de hidrógeno (HER). Sin embargo, su método de obtención tradicional resulta en materiales con baja cristalinidad. El uso de la técnica magnetrón sputtering modificado ofrece una solución al proporcionar materiales cristalinos de alta pureza a bajas temperaturas. En este estudio, se desarrollaron nuevos catalizadores en forma de películas planas nanoestructuradas y cristalinas de carburo de tungsteno cúbico (c-WC) para la reacción de evolución de hidrógeno (HER), empleando un sistema modificado de magnetron sputtering (MS). Esta metodología de síntesis permitió obtener materiales de alta pureza con una nanocristalinidad superior al 94% a temperatura ambiente, caracterizados por una densidad elevada de fallas de apilamiento y defectos gemelos. Se llevó a cabo una exhaustiva caracterización mediante técnicas fisicoquímicas, morfológicas. Además, se evaluó sus propiedades electroquímicas, las cuales indican que el filme c-WC muestra una pendiente de Tafel de 85 mV dec-1, también exhibe una elevada área superficial electroquímica que se incrementa en un factor de 80 en comparación con la geométrica y un potencial de inicio entre -50 y -90 mV respecto a RHE, así como una significativa cantidad de sitios activos, atribuibles a las fallas de apilamiento y defectos gemelos en su estructura.