Preparación y evaluación de electrocatalizadores de platino sobre diferentes soportes para celdas de combustible PEM

RENÉ CALZADA; DIEGO BARSELLINI; SILVINA RAMOS; ALBERTO SCIAN; ÁNGELA CONTRERAS; BÁRBARA LOMBARDI; WALTER TRIACA

San José

Congreso; XXII Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica; 2016

Sociedad Iberoamericana de Electroquímica

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en elestudio del desempeño de un material carbonoso mesoporoso de estructurasubgrafítica no cristalina de desarrollo local, en adelante denominado SC, comosoporte de catalizadores de Pt para celdas de combustible de tecnología PEM(PEMFC), la evaluación de su comportamiento en operación y estabilidad. Elmaterial SC es obtenido mediante un proceso sol-gel utilizando como precursoresuna resina fenólica comercial y TEOS. La síntesis de nanopartículas (NPs) de Ptse llevó a cabo mediante el método de polioles, utilizando etilenglicol comosolvente y agente reductor. Se utilizaron dos materiales como soporte para lasNPs: SC y Vulcan XC72, este último para comparación. Las cantidades deprecursor de Pt y carbono fueron establecidas para obtener una carga final de20% de Pt. El soporte SC y los catalizadores sintetizados fueron caracterizadospor DRX, BET y métodos voltamperométricos. Para el estudio del desempeño delcatalizador en condiciones de operación de una PEMFC se fabricaron ensambleselectrodo-membrana-electrodo con una carga de 0,1 mgPt/cm2 y 9 cm2de área geométrica. La estabilidad del soporte fue evaluada mediante un experimentopotenciostático, en el cual, se aplicó al cátodo un potencial constante de 1.2V con respecto al ánodo durante 320 h, mientras se suministra N2 alcompartimiento catódico y H2 al compartimiento anódico. La curva depolarización obtenida correspondiente al catalizador soportado sobre SC mostróun mejor desempeño que la correspondiente a Vulcan XC72, registrando unapotencia máxima de 0,18 W/cm2. En las pruebas de estabilidad, luegode 320 h, la celda unitaria sufrió una pérdida de potencial de 0,381 V yregistra una caída de la potencia máxima de 83%. Las voltamperometrías cíclicasin situ, antes y después de la prueba de estabilidad, dan cuenta de unadisminución del área superficial electroquímicamente activa de 63 %, loque sugiere corrosión del soporte. El material SC exhibió características que lo hacen una muybuena alternativa para sustituir al soporte Vulcan XC72 en la síntesis deelectrocatalizadores de Pt. El estudio de estabilidad en las condiciones deoperación de una celda de combustible PEM mostró que el electrocatalizadorsoportado sobre SC tiene una velocidad de degradación mayor al soportado sobreVulcan XC72, por lo que se ha planteado, como próximo paso, la modificación superficialdel material mediante tratamiento químico, a fin de lograr la incorporación degrupos funcionales que permitan aumentar la estabilidad del material en lascondiciones de operación de una celda de combustible PEM.