High-throughput computational strategies to discover new catalysts for the Hydrogen Economy including elastic strain engineering

Abstract

The hydrogen economy stands as one of the most promising alternatives to generate green energy and slow down carbonization. This technology is based on two main processes: the generation of hydrogen (limited by the HER and the OER) in electrolyzer cells, and the production of energy (limited by the ORR and the HOR) in fuel cells. These reactions need the use of a heterogeneous catalyst, usually a precious metal, such as platinum. The high cost and the low availability of this material hinder the widespread use of this technology, boosting the search for new catalysts and techniques to improve the catalytic activity of these reactions. Four techniques are commonly used to tune the active surface of the socalled heterogeneous catalysts: the introduction of different facets, alloying, the addition of defects, and the application of elastic strains...La Economía del Hidrógeno representa una de las más prometedores alternativas para la generación de energía verde y la descarbonización del sector energético. Esta tecnología se fundamenta en dos procesos principales: la generación de hidrógeno (limitada por la HER y la OER) en celdas electrolíticas, y la producción de energía (limitada por la ORR y la HOR) en pilas de combustible. Estas reacciones requieren el uso de un catalizador heterogéneo, siendo este generalmente un metal precioso, como el platino. El alto costo y la baja abundancia de este material obstaculizan el uso generalizado y el avance de esta tecnología, e impulsan la búsqueda de nuevos catalizadores y de técnicas para mejorar su actividad catalítica. Existen cuatro técnicas comúnmente utilizadas para modificar la superficie activa de los catalizadores heterogéneos: el estudio de diferentes planos de adsorción, el diseño de aleaciones, la inclusión de defectos en la superficie y la aplicación de deformaciones elásticas...