Una collaborazione tra gruppi di ricerca dell'ICIQ dimostra come la presenza di un campo magnetico esterno altera il meccanismo di reazione della reazione elettrocatalitica di evoluzione dell'ossigeno.
Il 30 settembre 1845, Michael Faraday scrisse nel suo diario "Considerando la natura della relazione tra le forze magnetiche ed elettriche, penso che debba essere qualche effetto prodotto dai magneti e da altre forme di apparecchi e il progresso della nostra conoscenza ci consentirà in seguito sviluppare." Molti anni dopo, la relazione e la sinergia tra le forze magnetiche ed elettriche rimangono intriganti per i ricercatori.
Uno degli effetti magnetoelettrici più innovativi è stato scoperto in elettrochimica, dove l'impatto diretto di un campo magnetico applicato per migliorare la cinetica delle reazioni elettrochimiche sta diventando una tendenza in questo campo. È un'osservazione controversa e ancora poco compresa.
I ricercatori dell'ICIQ hanno pubblicato uno studio questo mese su APL Energy che mostra e conferma, al di là di ogni ragionevole dubbio, l'effetto diretto di un magnete esterno sul meccanismo di reazione della reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER), in particolare durante l'elettrolisi dell'acqua per produrre idrogeno verde. Nello specifico, il campo magnetico favorisce un maggiore accumulo delle specie attive NiOOH portando a una cinetica di reazione OER più rapida sulla superficie dell'elettrodo.
Questo lavoro è stato svolto dai gruppi del Prof. J.R. Galán-Mascarós, della Prof.ssa Núria López e della Dott.ssa Bahareh Khezri, in collaborazione con l'Istituto dei Materiali Avanzati (INAM). "Dalla scoperta di questo fenomeno, ci sono stati molti rapporti sul potenziamento magneto-elettrochimico, ma nessuno di loro ha effettivamente identificato la sua origine da dati sperimentali. I nostri risultati puntano verso la sua origine microscopica nel sito attivo del catalizzatore, aprendo interessanti possibilità di ulteriore ottimizzazione e sfruttamento", spiega il Prof. Galán-Mascarós.
"Questi risultati sottolineano il potenziale di trasformazione dell'incorporazione dei campi magnetici nei processi elettrochimici, offrendo un nuovo approccio per superare i limiti dei metodi elettrocatalitici tradizionali", aggiunge il dott. Khezri.
In questo studio, l'effetto dei campi magnetici sull'OER elettrocatalitico è stato studiato utilizzando due potenti tecniche. Come spiegato dal Dr. Khezri, "L'uso della spettroscopia di impedenza elettrochimica e dell'analisi spettroelettrochimica in condizioni di operando hanno fornito prove concrete di questo effetto."
"La combinazione di tecniche complementari è stata molto potente per comprendere l'evoluzione del catalizzatore una volta applicato il campo magnetico. Quindi abbiamo giocato con stimoli magnetici, ottici ed elettrici contemporaneamente. Ciò è stato possibile grazie ai diversi team che hanno lavorato insieme," conclude il Prof. Galán-Mascarós.
Ulteriori informazioni: C. A. Mesa et al, Evidenze sperimentali dell'influenza diretta dei campi magnetici esterni sul meccanismo della reazione elettrocatalitica di evoluzione dell'ossigeno, APL Energy (2024). DOI:10.1063/5.0179761
Fornito dall'Istituto di ricerca chimica della Catalogna
