Análisis cinético de la electrooxidación de hidrógeno sobre paladio

RAU, MARÍA SOL; QUAINO, PAOLA MÓNICA; GENNERO DE CHIALVO, MARÍA ROSA; CHIALVO, ABEL CÉSAR

Tandil (Buenos Aires)

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2007

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica AAIFQ

El estudio de la reacción de oxidación de hidrógeno (hor) ha adquirido particular importancia, dado que se trata de la reacción anódica de las celdas de combustible tipo PEMFC. En el caso del paladio, este material electródico presenta la particularidad de poseer una elevada capacidad de absorber hidrógeno en la matriz metálica, por lo que resulta de interés el análisis de sus propiedades absorbentes y cómo las mismas podrían influenciar su comportamiento como electrocatalizador de la hor. Es conocido que el hidrógeno penetra en los sitios intersticiales de la red fcc del paladio generando el correspondiente hidruro del que se conocen dos tipos a-H-Pd y b-H-Pd. A temperatura ambiente el primero es estable en el rango de concentraciones nH/nPd < 0.03 mientras que el b-H-Pd lo es para nH/nPd > 0.57. Esto no sólo genera cambios notables en el ámbito estructural o de ordenamiento atómico sino que también sus propiedades físicas, químicas y termodinámicas se ven alteradas. En este contexto, el objetivo del presente trabajo es el análisis de la actividad electrocatalítica para la reacción de oxidación de hidrógeno de un electrodo de película delgada de paladio sobre un material impermeable al hidrógeno. Las experiencias se realizaron en una celda electroquímica con un diseño especial que permitió además de trabajar con disco rotante, una rápida saturación de la solución electrolítica con el hidrógeno gaseoso y una correcta evaluación del potencial aplicado. Se utilizó una solución de H2SO4 0.5 M, electrodo de referencia de burbuja de hidrógeno (RHE) y contraelectrodo de platino. Las películas de Pd fueron obtenidas por electrodeposición sobre carbón vítreo, aplicando una densidad de corriente de 1 mA cm-2 en un baño de de PdCl2 0.8 M + HCl 1 M. Se encontró que la fase b-H-Pd es estable a potenciales menores que 0.055 V, mientras que la fase a-H-Pd lo es a potenciales mayores. Por lo tanto, las medidas experimentales se llevaron a cabo en los rangos de sobrepotenciales  0.0 < h / V < 0.05 y 0.06 < h / V < 0.6, respectivamente a velocidades de rotación comprendidas entre 1000 y 9000 rpm. Las mismas se obtuvieron a través de un programa de pulsos galvanostáticos partiendo del estado de equilibrio del sistema. Los resultados fueron correlacionados mediante las ecuaciones cinéticas correspondientes al mecanismo de Volmer-Hevrovsky-Tafel. Del análisis de los mismos se desprende que la fase b-H-P posee una actividad electrocatalítica superior a la fase a-H-Pd.