Repositorio
Institucional

Gonzalez, Maria Eugenia

Development of hazelnut shell-derived biochar to support a bifunctional MoCo electrocatalyst for HER/OER in alkaline medium

SPRINGER SINGAPORE PTE LTD

BIOCHAR

en

Hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER), the two concurrent reactions for the electrolytic production of green H-2, require low-cost and sustainable electrocatalysts for their scale-up, as for example non-noble metals and carbonaceous structures with high surface area. Our hypothesis is that the activated-doped biochar decorated with Mo and Co provides high porosity and active site dispersion, enhancing HER and OER kinetics with low overpotentials and high stability in an alkaline medium. Here, a bifunctional Mo/Co electrocatalyst supported on N-doped biochar obtained from hazelnut shells has been developed, thus valorizing an agro-industrial residue of major importance in Chile. The activated biochar matrix, with interconnected hierarchical pores, offered a high surface area of 1102 m(2) g(-1) and I-D/I-G = 1.08 graphitization, while N-doping was observed by XPS, with the formation of N-pyridinic and N-graphitic functionalities that improved the catalytic performance. The addition of metals to the substrate allowed the formation of bimetallic Mo/Co active sites (Co6Mo6C), increasing the graphitization degree and improved the growth of these bimetallic sites. The electrocatalytic performance in the presence of the metals was good, revealing low overpotentials for HER (0.257 V) and OER (0.370 V) with low Tafel slopes (51 and 59 mV dec(-1), respectively) under alkaline conditions, also improving the electron transfer and stability.La reacción de evolución de hidrógeno (HER) y la reacción de evolución de oxígeno (OER), las dos reacciones concurrentes para la producción electrolítica de H₂ verde, requieren electrocatalizadores sostenibles y de bajo costo para su escalado, como por ejemplo metales no nobles y estructuras carbonáceas con alta área superficial. Nuestra hipótesis es que el biocarbón activado y dopado, decorado con Mo y Co, proporciona alta porosidad y dispersión de sitios activos, mejorando la cinética de HER y OER con bajos sobrepotenciales y alta estabilidad en un medio alcalino. En este trabajo, se ha desarrollado un electrocatalizador bifuncional Mo/Co soportado sobre biocarbón dopado con nitrógeno, obtenido de cáscaras de avellana, valorizando así un residuo agroindustrial de gran importancia en Chile. La matriz de biocarbón activado, con poros jerárquicos interconectados, ofreció una alta área superficial de 1102 m(2) g(-1) y I-D/I-G = 1,08 grafitización, mientras que se observó dopaje con N por XPS, con la formación de funcionalidades N-piridínicas y N-grafíticas que mejoraron el rendimiento catalítico. La adición de metales al sustrato permitió la formación de sitios activos bimetálicos Mo/Co (Co6Mo6C), aumentando el grado de grafitización y mejorando el crecimiento de estos sitios bimetálicos. El rendimiento electrocatalítico en presencia de los metales fue bueno, revelando bajos sobrepotenciales para HER (0,257 V) y OER (0,370 V) con bajas pendientes de Tafel (51 y 59 mV dec(-1), respectivamente) en condiciones alcalinas, mejorando también la transferencia de electrones y la estabilidad.

artículo original

Biochar

Electrocatalysts

Green H-2

Bifunctional

10.1007/s42773-025-00464-0

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POROUS STRUCTURE

CARBON

HYDROGEN

POROUS STRUCTURE

CARBON

HYDROGEN

Electroquímica

Ingeniería Química

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WOS:001488640100001

Development of hazelnut shell-derived biochar to support a bifunctional MoCo electrocatalyst for HER/OER in alkaline medium

artículo original

SPRINGER SINGAPORE PTE LTD

BIOCHAR

Environmental Sciences

Soil Science

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2524-7972

CC BY 4.0

ANID#FONDECYT (Chile)(Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Tecnologica (CONICYT)CONICYT FONDECYT)#MICIU/AEI (Spain)#ERDF/EU(European Union (EU))#NextGenerationEU/PRTR

ANID [21211437]

FONDECYT (Chile) [11180752]

MICIU/AEI (Spain) [PID2022-138491OB-C33, PID2022-140378OB-I00, TED2021-130461B-I00]

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NextGenerationEU/PRTR

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