EVALUACIÓN DEL EFECTO DEL CONTENIDO DE CuO EN LA RESPUESTA ELECTROCATALÍTCA DE Pt PARA LA OXIDACIÓN DE GLICEROL EN MEDIO ALCALINO

JUAN MANUEL SIEBEN; ALVAREZ, ANDREA E.

El Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2023

AAIFQ - Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

Los estudios sobre las celdas de combustible con electrolito alcalino alimentadas conglicerol han cobrado gran interés en la actualidad debido a la posibilidad de obtenertanto energía eléctrica “limpia” como productos de elevado valor agregado. Sinembargo, el cuello de botella para el desarrollo masivo de esta tecnología estárelacionado con la actividad moderada y la selectividad pobre de los catalizadoresanódicos comerciales. En este sentido es necesario desarrollar catalizadores con bajocontenido de metales nobles y con buena selectividad ya sea para oxidar al alcohol aCO2 o para obtener un producto de reacción específico. El objetivo principal de estetrabajo es el de evaluar el efecto del agregado de CuO en la respuesta electrocatalíticade Pt para la oxidación de glicerol en medio alcalino. Es por ello que en este trabajo sesintetizaron catalizadores soportados Pt-CuO(x)/C, con diferente contenido del óxido yun 10 % p/p de metal noble, a partir de un procedimiento en dos etapas: i) síntesis departículas de CuO de 4 nm por el método de precipitación/pirólisis, y ii) síntesis departículas de Pt de entre 2 y 3,5 nm sobre un soporte híbrido constituido por diferentescantidades de CuO y carbón Vulcan XC-72R oxidado, por el método de poliolesasistido por pulsos de microondas. Los catalizadores fueron caracterizados por EDX,TEM y HR-TEM, ICP-OES, XPS y XRD. Se determinaron contenidos de Cu en loscatalizadores de 15, 21 y 41 % at. en relación a Pt, esto es contenidos de entre 2 y 9% p/p de CuO en carbón. La presencia de CuO induce compresión en la red cristalinadel Pt, y además genera una modificación apreciable en la estructura electrónica delplatino. La actividad electrocatalítica de los diferentes materiales sintetizados fueevaluada por voltamperometría cíclica y cronoamperometría en soluciones 0,1 MGlicerol en 0,1 M NaOH. Se determinó que el catalizador que presentó mejorespropiedades electrocatalíticas en términos de potencial de inicio de reacción y deactividad es el que contiene 41 % at. de Cu (PC41), seguido por el que contiene 21 %at. (PC21), el que contiene 15 % at. (PC15) y Pt/C. El potencial de inicio de reacciónse desplazó entre 73 y 123 mV hacia potenciales más negativos para los catalizadoresPt-CuO(x)/C con respecto al catalizador monometálico Pt/C, indicando que la reacciónde oxidación del alcohol se encuentra facilitada por la presencia de las partículas delóxido metálico. Por otro lado, los catalizadores bimetálicos PC41, PC21 y PC15presentaron actividades catalíticas 2,23; 1,83 y 1,68 veces mayores que ladesarrollada por el catalizador Pt/C en condiciones potencioestáticas a un potencialsimilar al de funcionamiento de una celda de combustible. El comportamientomejorado del sistema Pt-CuO(x)/C con respecto a Pt/C puedo ser racionalizado entérminos de los efectos estructurales y electrónicos inducidos por las partículas deCuO sobre las de Pt, a la presencia de especies hidroxiladas que favorecen laoxidación del alcohol mediante el mecanismo bifuncional y a una mayor áreasuperficial electroactiva generada por la mejor dispersión de las partículas de Pt sobrelos soportes híbridos.