Papel da substituição de íons de vanádio no espinélio MnCo 2 O 4 para aumentar a atividade eletrocatalítica na geração de hidrogênio

Título	Papel da substituição de íons de vanádio no espinélio MnCo 2 O 4 para aumentar a atividade eletrocatalítica na geração de hidrogênio
Autores	M. J. S. Mohamed, Y. Slimani, M. A. Gondal, M. A. Almessiere, A. Baykal, M. Hassan, A. Z. Khan, Anurag Roy
Revista	Relatórios científicos
data	02/06/2023
Doi	10.1038/s41598-023-29081-2
Introdução	O aprimoramento de eletrocatalisadores (ECs) eficientes para a produção de hidrogênio por meio da separação da água é vital para enfrentar a crise energética que se aproxima. Conseguir a geração sustentável de hidrogênio é essencial para a futura economia do hidrogênio. Este estudo avalia o desempenho eletrocatalítico de microesferas de óxido de espinélio MnCo dopadas com vanádio preparadas hidrotermicamente (MC), MnVxCo2-xO4 (Vx-MnCo MC, onde x ≤ 0,4) no processo de reação de evolução do hidrogênio (HER). As medições de magnetização mostram uma transição de paramagnético (em altas temperaturas) para ferrimagnético (em baixas temperaturas) abaixo da temperatura de Curie (Tc) em todas as amostras. O aumento do teor de vanádio nos MCs aumenta a magnetização. O catalisador otimizado Vx-MnCo MCs (x = 0,3) demonstrou desempenho superior em relação a outros ECs, com uma inclinação Tafel de 84 mV/dec, um baixo potencial de início de 78,9 mV e um baixo sobrepotencial de 85,9 mV em uma densidade de corrente de 10 mA/cm2. A melhoria significativa do desempenho da HER deve-se a vários locais ativos, ao transporte acelerado de elétrons na interface EC/eletrólito e a um valor notável de espectroscopia de elétrons para análise química (ECSA) de aproximadamente 11,4 cm2. O eletrodo Vx-MnCo MCs (x = 0,3) também apresentou excepcional estabilidade eletrocatalítica após 1.000 ciclos voltamétricos cíclicos e 36 horas de teste cronoamperométrico. Nossas descobertas propõem uma abordagem prática para o desenvolvimento de EC baseado em óxido de metal de transição abundante em terra como um eletrodo superior para futuras aplicações de eletrólise de água.
Citação	M. J. S. Mohamed, Y. Slimani e M. A. Gondal et al. Role of vanadium ions substitution on spinel MnCo2O4 towards enhanced electrocatalytic activity for hydrogen generation. Sci Rep. 2023. Vol. 13. DOI: 10.1038/s41598-023-29081-2
Elemento	Cobalto (Co) , Manganês (Mn) , Vanádio (V)
Materiais	Óxidos
Indústria	Armazenamento de energia e baterias