Estudio de la reacción de oxidación de hidrógeno sobre electrodos de Paladio

RAU, MARIA SOL; QUAINO, PAOLA MONICA; GENNERO DE CHIALVO, MARIA ROSA; CHIALVO, ABEL CESAR

Buenos Aires

Jornada; II Jornadas Iberoamericanas de Pilas de Combustible e Hidrógeno; 2006

Centro Atómico Constituyentes - Comisión Nacional de Energía Atómica

En el presente trabajo se llevó a cabo un estudio teórico-experimental de la reacción del electrodo de hidrógeno sobre paladio en el rango de sobrepotenciales anódicos (E), donde se verifica la reacción de oxidación de hidrógeno (hor), con el objetivo de evaluar los parámetros cinéticos de las etapas elementales involucradas en dicha reacción. Para tal fin, se analizaron en primer lugar las propiedades absorbentes del electrodo de paladio en el dominio de sobrepotenciales entre 0 V y 0.6 V, donde se estudiará la hor. Para ello se recurrió a la determinación de la dependencia temporal del potencial de circuito abierto y del potencial resultante de pulsos galvanostáticos de electrodos de Pd inmersos en medio ácido saturado con hidrógeno. A partir de estos resultados se concluyó que no es conveniente utilizar electrodos de paladio masivo, sino electrodos formados por una película delgada de paladio soportada sobre un sustrato conductor que sea impermeable al hidrógeno. Asimismo se concluyó que en este último caso la forma (beta)Pd-H es estable en el siguiente dominio de sobrepotenciales (0 V - 0.06 V) y que la forma (alfa)Pd-H es la que presenta estabilidad cuando el sobrepotencial es mayor a 0.06 V. Posteriormente se evaluó la reacción de oxidación de hidrógeno, la que requiere de condiciones fluidodinámicas perfectamente definidas, las que se consiguieron utilizando un electrodo de disco rotante. Las experiencias se llevaron a cabo en solución de ácido sulfúrico 0.5 M de alta pureza saturada con hidrógeno gaseoso a 1 atm y 25ºC, variándose la velocidad de rotación en el siguiente rango (900 rpm - 8100 rpm). Para la interpretación cinética de los resultados se recurrió al mecanismo de Tafel-Heyrovsky-Volmer. Las expresiones analíticas de la velocidad de reacción obtenidas en estudios previos permitieron la obtención de los parámetros cinéticos a través de la correlación de los resultados experimentales. Finalmente, se analizaron aspectos relacionados con el uso de electrodos masivos de paladio y la diferente naturaleza del estado estacionario que puede lograrse en este caso.