Un estudio reciente de Raiden Speelman, Ezra J. Marker y Franz M. Geiger, de la Universidad Northwestern de Evanston (Illinois, EE.UU.), arroja luz sobre un viejo misterio de la electrólisis: ¿por qué hay que aplicar voltajes más altos durante la evolución del oxígeno de lo que sugería la teoría hasta ahora? Mediante mediciones ópticas de generación de segundas armónicas (SHG) de alta precisión en electrodos de níquel en medios alcalinos, los investigadores pudieron observar directamente por primera vez el proceso crítico de reorientación de las moléculas de agua en la capa estelar inmediatamente adyacente a la superficie del electrodo.
Hasta ahora, seguía sin estar claro por qué la evolución del oxígeno (OER) era ineficaz a pesar de los potenciales teóricamente suficientes. El nuevo estudio demuestra que ya se produce una remodelación significativa en la capa de estrella antes de que se produzca la corriente de Faraday: Al aumentar el potencial aplicado, casi una monocapa completa (aproximadamente 1,1 × 10¹⁵ moléculas/cm²) de moléculas de agua se reorganiza para que sus átomos de oxígeno ricos en electrones apunten hacia el electrodo. Este proceso de "inversión del agua" requiere un aporte de energía de unos 80 kJ/mol, un esfuerzo extra que explica la necesidad de voltaje adicional.
Los resultados experimentales, basados en un modelo bidimensional de Ising, constituyen un elemento fundamental para comprender los mecanismos moleculares de las superficies de los electrodos. No sólo proporcionan puntos de referencia importantes para los modelos teóricos de la doble capa eléctrica, sino que también abren nuevas perspectivas para optimizar los materiales de los electrodos y aumentar la eficiencia de la división del agua.
