EFECTOS DEL CONTENIDO DE NAFION, NIVEL DE HIDRATACIÓN Y TEMPERATURA SOBRE EL ÁREA ELECTROQUÍMICAMENTE EXPUESTA DE CATALIZADORES DE Pt EN LA ZONA DE TRES FASES

JIMÉNEZ JUAN; OLMOS-ASAR JIMENA; FRANCESCHINI ESTEBAN ; MARISCAL MARCELO

Congreso; XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2021

En las últimas décadas las celdas de combustible con membranas poliméricas(PEMFC) se han estudiado ampliamente. Sin embargo, a pesar de un gran esfuerzocientífico, todavía existen algunos aspectos de operación de las PEMFC que sondifíciles de dilucidar desde un punto de vista experimental, como es el caso de la zonade tres fases, considerada de gran importancia debido a que el rendimiento que ofrecenestos sistemas de conversión de energía está asociado a esta región. En esta zona, lamembrana (comúnmente Nafion) está interactuando con los nanocatalizadores de Ptsoportados sobre C de los que depende la actividad catalítica del sistema. En estetrabajo realizamos estudios de dinámica molecular y experimentos electroquímicos enun sistema de Nafion/Pt/C para evaluar cómo afectan los principales factores: contenidode Nafion, los niveles de hidratación, las temperaturas y los diferentes tamaños yestructuras de las NP metálicas que se pueden encontrar en las PEMFC con el objetivode buscar las condiciones adecuadas para maximizar el área electroquímicamenteactiva (ECSA) de los catalizadores de Pt/C, optimizando su uso. Todos estos factoresson fundamentales en la caracterización del área electroquímicamente expuesta de lasNP metálicas.Los resultados obtenidos revelan que en altos contenidos de Nafion, elporcentaje de utilización del catalizador es afectado debido a la fuerte interacción entrelos grupos sulfonados del Nafion y la superficie de las NPs de Pt. Por otro lado, aldisminuir el nivel de hidratación del sistema los grupos sulfonados tienen una mayorocupación en la superficie, cubriendo el área activa con cadenas hidrofóbicas de Nafion,aumentando así el área inactiva. Estos y otros efectos encontrados en este trabajo nospermiten conocer a un nivel atomístico cómo el contenido de Nafion y los niveles dehidratación afectan el porcentaje de utilización del catalizador, lo que constituye un pasoimportante para poder establecer la relación entre los parámetros que afectan laefectividad y durabilidad del sistema.