CATALIZADORES TRIMETÁLICOS PtNiCu SOPORTADOS PARA LA ELECTROOXIDACIÓN DE ETANOL

R.M. CASTAGNA; J.M. SIEBEN; A.E. ALVAREZ; M.M.E. DUARTE

San Miguel de Tucumán

Congreso; XXI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica - CAFQI 2019; 2019

Universidad Nacional de Tucumán

Las celdas de combustible alimentadas con alcoholes (DAFCs) han atraído un enorme interés entre la comunidad científica debido a su potencialidad para ser utilizadas como fuente alimentación de vehículos eléctricos y artefactos electrónicos portátiles. Sin embargo, existen algunas limitaciones que deben ser superadas para su comercialización en masa, incluyendo el alto costo y la baja eficiencia del catalizador anódico. En este sentido, la comunidad científica se ha propuesto como meta obtener catalizadores con elevada actividad, alta selectividad y bajo contenido de Pt. En este trabajo reportamos la preparación y caracterización de nanopartículas trimetálicas soportadas PtNiCu de diferente composición y estructura para la oxidación de etanol en medio ácido y alcalino. Los diferentes catalizadores fueron sintetizados en un proceso de dos etapas: i) reducción química de las sales precursoras de Ni y Cu sobre carbón Vulcan XC-72R activado y ii) desplazamiento galvánico parcial de Ni y Cu por Pt, seguido de un tratamiento en una solución de ácido sulfúrico diluido al medio. Se obtuvieron nanopartículas trimetálicas con tamaños entre 2 y 3 nm y distribución homogénea sobre el material carbonoso. Se sintetizaron cuatro catalizadores trimetálicos, uno con estructura core-shell (PNC2), uno con estructura pseudo-coreshell (PNC4) y dos en donde los metales se encuentran formando una solución sólida homogénea (PNC1 y PNC3). Se midieron áreas electroactivas entre 95 y 110 m2 gPt-1.Se estableció que el contenido de Pt en los catalizadores varía entre 26 y 36 μg cm-2. Por medio de análisis ICP-AES y EDX se determinó que la relación atómica de Pt:Cu:Ni en el seno del material es 37,5:58,:6,1 para PNC1, 82,7:11,2:6,2 para PNC2, 26,7:55,1:18,2 para PNC3 y 11,0:28,5:60,5 para PNC4. Se evaluó el comportamiento electrocatalítico de los diferentes materiales sintetizados en la electrooxidación de etanol en medio ácido y en medio alcalino, y se comparó con el de un catalizador comercial bimetálico PtRu/C que contiene 57 μg cm-2 de Pt y 29 μg cm-2 de Ru. Se determinó que la actividad catalítica de PNC1 y PNC4 es 4 veces mayor que la actividad del catalizador comercial, mientras que PNC3 y PNC2 exhiben una actividad 2 veces mayor que el sistema comercial. En medio alcalino el catalizador PNC1 presentó una densidad de corriente 5,4 veces mayor que el material comercial, mientras que los otros catalizadores sintetizados en este trabajo también reportaron actividades entre dos y tres veces mayores que la del catalizador PtRu/C. Puede concluirse que los catalizadores trimetálicos PtNiCu sintetizados en este trabajo son promisorios como materiales de electrodo anódico para celdas de combustible alimentadas con etanol ya que se obtuvieron actividades muy superiores a la del catalizador comercial más empleado en la actualidad con un contenido de Pt inferior.