Electrodepósito de nanopartículas de Pt con orientación cristalográfica preferencial para aplicaciones en conversión electroquímica de energía

RAMOS SILVINA GABRIELA; ANDREASEN GUSTAVO; TRIACA WALTER

San José

Congreso; XXII Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica; 2016

Sociedad Iberoamericana de Electroquímica

Las celdas de combustible (CC) de H2/O2 requieren la utilización de electrocatalizadores eficientes a fin de acelerar y favorecer las reacciones electródicas involucradas en los procesos de conversión de energía, en particular, la reacción catódica de electrorreducción de oxígeno (RRO). Debido a su cinética lenta, la RRO representa una de las principales limitaciones en CC de H2/O2 de baja temperatura, lo que conduce a pérdidas de potencial e impone restricciones en las densidades de potencia de celdas. De ahí la necesidad de desarrollar materiales electrocatalíticos que logren reducir las pérdidas de energía asociadas a los sobrepotenciales de electrodo para obtener la mayor eficiencia energética posible. Se conoce que la actividad de las nanopartículas de Pt, uno de los electrocatalizadores más efectivos para CC de H2/O2, depende fuertemente de su morfología, siendo la RRO favorecida sobre superficies de Pt tipo (111). En este trabajo se describe el desarrollo de electrocatalizadores de Pt con morfología definida tipo (111), obtenidos mediante una técnica de electrodepósito que consiste en la aplicación de una perturbación de onda simétrica de alta frecuencia sobre sustratos conductores, inmersos en solución de ácido hexacloroplatínico a 20°C, lo que favorece el desarrollo de nanopartículas facetadas con orientación cristalográfica preferencial tipo (111). Se evaluó el efecto de la variación del potencial superior (Es) de la perturbación eléctrica aplicada sobre la cantidad de nanopartículas y su orientación cristalográfica. En todas las experiencias se fijaron tiempos de electrodepósito de 5 min, manteniendo fijo el potencial inferior (Ei) en -0,2 V y variando Es entre 1,20 V y 1,38 V. Por integración del área bajo los picos de electrosorción de hidrógeno de los voltamperogramas realizados en H2SO4 0,5 M, se calculó la carga de electrosorción de hidrógeno asociada a los electrodepósitos de Pt, observándose que disminuye con el aumento de Es. Para Es=1,2 V se obtiene la mayor contribución de la corriente asociada a los átomos de hidrógeno débilmente adsorbidos, asemejando la respuesta voltamperométrica de superficies escalonadas con una alta proporción de facetas (111). Se determinó el área superficial electroquímicamente activa del Pt electrodepositado, obteniéndose valores hasta 3 veces mayores para Es=1,2 V. La cantidad de Pt electrodepositado en los hemiciclos catódicos se midió utilizando una técnica espectrofotométrica. Los resultados indican que la cantidad de Pt disuelto en los hemiciclos anódicos durante la aplicación de la perturbación aumenta con Es, tal como cabe esperar bajo condiciones de control activado del proceso de electrodisolución.