Electrocatalysis: A Survey of Fundamental Concepts

A.J. ARVIA; A.E. BOLZAN; M.A. PASQUALE

Catalysis in Electrochemistry

Wiley

Año: 2011; p. 17 - 65

Los avances tecnológicos relacionados con los procesos catalíticos se sostienen por medio del hallazgo de nuevos materiales de electrodos más eficientes y con mayor vida útil. Este logro solo puede alcanzarse a través de los aportes científicos al conocimiento de los fundamentos de los procesos involucrados. Por tal motivo se requiere estudiar la estructura y composición de las superficies a nivel atómico, el estado de oxidación de los átomos superficiales, la intensidad de las interacciones de los adsorbatos en medios diferentes en un amplio intervalo de potencial eléctrico aplicado, composición del medio, de presión y temperatura. Por ende se requieren aplicar junto con las técnicas electroquímicas, distintas espectroscopias que cubran un amplio rango de resolución espacial, temporal y de energía. El diseño de electrocatalizadores de alta tecnología están basados en la combinación de conceptos de ciencias de la superficie, cinética electroquímica y de ingeniería. La arquitectura de los electrocatalizadores debe ofrecer un fácil acceso a las superficie activa, empleando mesoporos (2-50 m), macroporos o electrodos rugosos de distinta clase. En cualquier caso, una reacción electroquímica implica que la concentración de electrones como reactivos o productos escala con el área superficial que opera en un medio iónico conductor para lograr el balance de cargas. La movilidad de los iones dentro de un poro de 1m es varios órdenes de magnitud menor que en el seno del electrolito. Esto significa que el transporte hacia la superficie no puede controlarse electroquímicamente en la misma escala de tiempo que para superficies de más fácil acceso. En este capítulo se describen conceptos básicos relacionados con la electrocatálisis. Se comienza con las definiciones más importantes y una breve reseña histórica. Se sigue con la descripción de la cinética de las reacciones de distinta complejidad, describiendo el efecto de las variables como temperatura, la presión y la adsorción de especies sobre el electrodo y la transferencia electrónica y la función trabajo del metal que forman los electrodos. Se presenta el efecto de compensación y se fundamentan las típicas curvas ?Volcan?. Luego se desarrollan temas relacionados con las características estáticas y dinámicas de las superficies de los distintos electrocatalizadores, desde las distintas técnicas experimentales usadas, hasta los procesos cooperativos que determinan las propiedades topográficas y afectan la eficiencia y selectividad de los mismos en los procesos catalíticos.