Materiales electrocatalíticos para aplicaciones tecnológicas en conversión de energía

RAMOS SILVINA GABRIELA

Posadas

Mesa redonda; Jornadas Científico Tecnológicas 45º Aniversario de la UNaM y Centenario de la Reforma Universitaria; 2018

Universidad Nacional de Misiones

El interés en eldesarrollo de dispositivos eficientes y limpios para la conversión de energía, tales como las celdas de combustible (CC), ha dado origen a estudios intensivos sobre la electrocatálisis de las reacciones electródicas involucradas, principalmentela reacción de electrorreducción de oxígeno (RRO) que se caracteriza por sucinética lenta. Esta reacción representa una de las principales limitaciones en CC de hidrógeno/oxígeno (H2/O2), ya que conduce apérdidas de energía asociadas a los procesos de conversión de energía que limitan la performance de las CC. Surge entonces la necesidad de desarrollar materiales de electrodos, de características específicas, que presenten altorendimiento en CC y permitan conducir los procesos de conversión de energía avelocidad y eficiencia máximas. El platino (Pt) es el electrocatalizador másefectivo en CC de H2/O2, tanto en términos de actividad como de estabilidad. Por estudios previos se conoce que los catalizadores de Pt con orientación cristalográfica preferencial (ocp) tipo-(111) exhibe la mayor actividad catalítica para la RRO en CC de H2/O2. Porello, resulta interesante estudiar cómo los catalizadores de Pt con una determinada morfología y que muestran la mayor actividad electrocatalítica para la RRO, influyen el en comportamiento de las CC de H2/O2. Como contribución a la mesa redonda "Estudio de materiales y procesos fisicoquímicos para diferentes aplicaciones" se presenta la preparación de nuevos materiales electrocatalíticos en base a Pt y su caracterización desde el punto de vista fisicoquímico, así como también avances en el desarrollo de electrodos para CC y evaluación de su performance. Para el desarrollo de los electrocatalizadores se utilizó una técnica electroquímica que consiste en la aplicación de una onda cuadrada de potencial repetitiva sobre sustratos conductores inmersos en H2PtCl6,lo que favorece el crecimiento de catalizadores de Pt con ocp tipo-(111). Se utilizó la técnica de voltamperometría cíclica para evaluar el desarrollo de los facetados de Pt, siguiendo los cambios en la altura relativa de los picos de corriente voltamperométricos en H2SO4 0,5 M a 25°C,para los átomos de hidrógeno débilmente y fuertemente adsorbidos. Se utilizaron técnicas complementarias de caracterización para evaluar la estructura superficial y morfología de los catalizadores, tales como difracción de rayos x, microscopía electrónica de barrido y de transmisión. Se describe el diseño y construcción de electrodos porosos de difusión de gas catalizados con las nanopartículas de Pt desarrolladas, con los que posteriormente se construyeron ensambles electrodo-membrana de intercambio de protones (PEM)-electrodo. Se muestran resultados del diseño y construcción de prototipos de CC de H2/O2de tecnología PEM, así como también de la evaluación de su comportamiento en operación y estabilidad a tiempos largos.