Con el fin de romper la barrera del 80% de la electricidad de la red compuesta por recursos fósiles y establecer un camino hacia la energía sostenible, resulta de gran interés el uso de dispositivos de conversión y almacenamiento electroquímicos utilizando el hidrógeno como vector energético, y obtenido a partir de energías renovables. En este contexto, los electrolizadores de agua, las pilas de combustible y las pilas regenerativas destacan por su elevada eficiencia en la conversión energética. En el presente proyecto se prepararán una serie de nuevos materiales composites híbridos para el estudio de las reacciones que ocurren en los electrodos de estos dispositivos: la evolución de hidrógeno (HER) y la evolución de oxígeno (OER), en electrolizadores y pilas regenerativas; y la reacción de reducción de oxígeno (ORR) y oxidación de hidrógeno (HOR) en ambas pilas de combustible. Se sintetizarán materiales híbridos con materiales carbonosos dopados con heteroátomos (S, N, P) y otros compuestos inorgánicos como los carburos metálicos, estudiando el efecto de la presencia de los líquidos iónicos en la actividad y estabilidad de los composites resultantes (ya que puede actuar simplemente como aglutinante o como catalizador), tanto en medio básico como ácido. También se estudiará la actividad catalítica que pueden presentar los puntos cuánticos de grafeno. Por último, se procederá a introducir metales no nobles como posibles catalizadores (Cu, Fe, Ni, Mo). Se pretende así conseguir que la actividad electrocatalítica se incremente evitando el uso de metales nobles, lo que llevará a una reducción significativa del coste de los catalizadores de estos dispositivos. Los materiales preparados se caracterizarán estructuralmente mediante técnicas de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), microanálisis por dispersión de energía (EDS) y microscopía de efecto túnel (STM) y espectroscopia Raman (RM). Así mismo, se realizarán análisis texturales y funcionales mediante isotermas de adsorción de las moléculas sonda apropiadas. La química de los diferentes materiales carbonosos se estudiará mediante técnicas de desorción a temperatura programada (TPD), espectroscopía fotoelectrónica de rayos-X (XPS) y análisis elemental. Las reacciones electroquímicas serán investigadas, inicialmente, mediante técnicas electroquímicas convencionales como la voltamperometría de barrido lineal o cíclica y electrodo de disco rotatorio. Por último, se procederá a los estudios espectroelectroquímicos, aplicando técnicas espectroscópicas in-situ adaptadas a los sistemas electroquímicos, en concreto la espectroscopía Raman, la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y la espectrometría de masas. También se aplicarán las técnicas de disco y anillo y de miscroscopía electroquímica de barrido, con el fin de evaluar y comprender los fundamentos y mecanismos en las reacciones electroquímicas de los nanocomposites híbridos, de forma que se pueda llegar a un diseño optimizado de estos materiales estudiando su relación estructura-actividad.