Desarrollo de electrocatalizadores de platino con orientación cristalográfica preferencial

S.G. RAMOS; W.E. TRIACA; G. ANDREASEN; ARES A.

Posadas

Jornada; Jornadas Científico Tecnológicas 45° Aniversario UNaM; 2018

UNaM

En celdas de combustible (CC) de H2/O2 que operan a bajas temperaturas una de las principales limitaciones está asociada a la cinética lenta de la reacción catódica de electroreducción de oxígeno (RRO), lo que implica menor potencia de celda para un mismo voltaje. Surge entonces la necesidad de desarrollar electrocatalizadores, con estructura superficial selectiva, para que las reacciones ocurran a velocidad y eficiencias máximas, minimizando las pérdidas de energía asociadas a los procesos de conversión de energía de estos dispositivos. El platino es un efectivo electrocatalizador para las reacciones de CC, principalmente la RRO, ya que tiene alta actividad catalítica en CC de membrana de intercambio protónico. Debido a que la actividad de las nanopartículas de platino depende fuertemente de su morfología, siendo favorecida sobre superficies tipo-(111), resulta interesante desarrollar nanomateriales electrocatalíticos con orientación cristalográfica preferencial (ocp) y estudiar su comportamiento para aplicaciones en CC. En este trabajo se presenta el diseño y preparación de electrocatalizadores de platino facetados con ocp-tipo-(111) para su uso en CC de H2/O2. Las nanopartículas se electrodepositaron sobre sustratos de carbón inmersos en H2PtCl6.6H2O a 25°C, mediante aplicación de una técnica de onda cuadrada de potencial repetitiva. Se trabajó entre límites de potencial superior e inferior fijos de 1,2 V y -0,2 V, respectivamente, a frecuencia constante, permitiendo el crecimiento de cristalitas de platino altamente facetadas con morfología bien definida. El desarrollo del facetado de nanopartículas con ocp se siguió a través de los cambios en la altura relativa de los picos de corriente voltamperométricos de los adátomos de hidrógeno fuerte y débilmente adsorbidos. Las medidas fueron realizadas a 0,1 V/s en H2SO4 0,5 M a 25°C, barriendo la región de potencial de 0,05 a 0,60 V. Los estudios de caracterización de los electrocatalizadores desarrollados revelaron la presencia de cristalitas de platino altamente facetadas, con estructuras poliédricas y predominio de caras triangulares y ángulos agudos coincidentes con el desarrollo de la ocp-tipo-(111). La caracterización voltamperométrica mostró un aumento relativo en la contribución de los picos de corriente referidos a los adátomos de hidrógeno débilmente adsorbidos, característicos de superficies con ocp-(111). Se determinó el área superficial electroquímicamente activa del platino electrodepositado y la carga asociada a los electrodepósitos de platino sobre los sustratos de carbono.