Modelado teórico de electrocatalizadores para la reacción de reducción del oxígeno

ERICA SCHULTE; PAOLA QUAINO; MAURICIO ARCE

Rosario

Encuentro; XV Encuentro: Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2015; 2015

La reacción de reducción de oxígeno (orr), definida en medio ácido como O 2 + 4 H + = 2 H 2 O, es una de las reacciones más estudiadas en el área de la electroquímica principalmente por su rol preponderante en variados procesos electroquímicos, entre ellos siendo la reacción que se verifica en el cátodo de prácticamente todas las celdas de combustibles (FC) diseñadas en la actualidad. En este sentido la orr es uno de los aspectos de las FC que aún deben ser mejorados en pos de mejorar su rendimiento y que así sea factible su desarrollo y uso masivo.En el presente trabajo se desarrollan modelos teóricos para la evaluación de la actividad electrocatalítica de la orr sobre diferentes superficies electródicas (Pd-Au y Pt-Au), donde se fundamentó su elección partiendo de la hipótesis de que ciertas etapas elementales de la reacción podría verse más favorecidas sobre un metal que en el otro.El estudio está orientado en interpretar qué es lo que ocurre en la región interfacial de los metales, con el argumento de que en superficies conteniendo más de un metal pueden existir interacciones entre éstos que modifiquen la conducta de la región intermetálica para al menos una de las etapas de dicha reacción.La investigación se basó en la teoría de la funcional densidad (DFT) para analizar los procesos de difusión, adsorción y/o disociación de especies participantes de la orr, donde se calcula la energía de adsorción de dichas especies en los diferentes sitios de las superficies metálicas mixtas Pd-Au y Pt-Au, determinándose así un orden de estabilidad de las mismas.La conjugación de estos datos, sumado al análisis de las densidades de estados (DOS) y la evaluación de las barreras energéticas de las etapas de reacción intervinientes, permiten tener una idea global del posible camino de reacción en una superficie bimetálica modelo.