Progreso Reciente en Materiales de Electrodo a Base de Cobre para la División Total del Agua

Resumen El aumento exponencial en el consumo de combustibles fósiles demanda una alternativa inmediata para un desarrollo sostenible. Además, la combustión de combustibles fósiles libera una gran cantidad de CO 2 cada día. En la búsqueda de una alternativa, aunque se ha encontrado que el hidrógeno es un combustible potente con cero desechos de carbono, la producción de hidrógeno a gran escala mediante reformado de vapor u oxidación parcial de hidrocarburos produce toneladas de CO y CO 2 como desechos. Quizás, la producción de hidrógeno mediante la división electrocatalítica del agua siga siendo un enfoque viable y menos intensivo en energía. Sin embargo, los posibles cuellos de botella de la división del agua son la gran barrera termodinámica y la cinética lenta de la reacción de evolución de oxígeno (OER) asociada con la reacción de evolución de hidrógeno (HER), una reacción comparativamente más simple. Los esfuerzos de las últimas décadas han hecho posible diseñar catalizadores a base de metales nobles muy reactivos, utilizando Pt, IrO 2 y RuO 2, que disminuyen drásticamente el potencial de trabajo y aumentan la tasa de oxidación del agua. Sin embargo, la escasez de estos metales raros impide su aplicación física y lleva al diseño de catalizadores activos a base de metales de transición como CoO x y FeNi(O)OH como alternativas clave. No obstante, el cobre, un metal altamente conductor y uno de los más abundantes en la tierra, no ha sido mucho explorado para materiales de electrodos. Últimamente, los materiales a base de cobre se han empleado como catalizadores exitosos no solo para la OER y HER (reacciones de media celda individuales), sino también para la división total del agua (OWS) mediante el diseño de catalizadores bifuncionales de cobre. Esta revisión resume los desarrollos recientes de materiales de electrodo a base de cobre para la división electrocatalítica del agua, con énfasis en estudios de OER, HER y OWS. Además, los materiales de Cu se categorizan en función de los aniones contrarios presentes y según su actividad catalítica (comportamiento mono y/o bifuncional). Se destacan el alcance y los desafíos futuros para desarrollar materiales activos a base de Cu, como catalizadores no nobles y abundantes en la tierra para estudios de energía sostenible.