La investigación en el grupo del Dr. Moniek Tromp, del área prioritaria de investigación de la Universidad de Ámsterdam, Sustancias Químicas Sostenibles ha revelado la estructura del catalizador de paladio para la oxidación de hidrógeno en las células de combustible de membrana de intercambio de protones PEM. Contrariamente a las opiniones actuales, los resultados obtenidos poraplicando espectroscopía de rayos X en condiciones de operación, indica la existencia de una fase de hidruro en todo el rango de operación.
La investigación, realizada en colaboración con el grupo de investigación de Electroquímica Técnica del Prof. Dr. Hubert Gasteiger en la Universidad Técnica de Munich Departamento de Química, se ha publicado recientemente en catálisis ACS .
Investigando paladio
En las células de combustible de membrana de intercambio de protones PEMFC, los electrones se generan mediante la oxidación electroquímica del hidrógeno, produciendo así la energía eléctrica para conducir un automóvil eléctrico o proporcionar electricidad a la industria o los hogares. Los mejores electrocatalizadores conocidos actualmente para estoLa reacción de oxidación generadora de electrones son los llamados metales del grupo del platino, con el platino como el catalizador más activo.
El paladio proporciona una alternativa interesante para el platino, ya que es solo un poco menos activo pero más ampliamente disponible y menos costoso. Sin embargo, en la práctica, la actividad del paladio disminuye a altos potenciales anódicos. Esto hasta ahora se ha explicado por un cambio en su catalizadorpropiedades, principalmente descomposición de hidruros en la mayor parte del material y formación de óxido en la superficie.
Sin embargo, estas explicaciones son discutibles, ya que se basan en experimentos de laboratorio a temperatura ambiente. Las condiciones de funcionamiento típicas de un PEMFC a baja temperatura implican temperaturas de hasta 80 ° C. Tanto para una comprensión fundamental del rendimiento como para el desarrollo de-Catalizadores basados en pt es importante caracterizar el catalizador en condiciones de reacción reales.
Configuración experimental mejorada
La actual cooperación de investigación de Amsterdam / Munich cierra la brecha entre los estudios electroquímicos en electrolitos líquidos a temperatura ambiente y las celdas de combustible en funcionamiento real a 80 ° C.En ACS Catalysis, los investigadores presentan isotermas electroquímicas para la absorción de hidrógeno en un catalizador de Pd comofunción del potencial aplicado, temperatura y atmósfera de reacción.
Se obtuvieron con una nueva y mejorada celda de combustible electroquímica de espectroscopía de absorción de rayos X XAS, lo que permite la investigación de electrodos PEMFC durante la operación espectroscopía operando. La investigación se realizó en la línea de luz BM30B / FAME de la Radiación Sincrotrón EuropeaInstalación en Grenoble.
fase de hidruro mantenida
La caracterización espectroscópica operando durante la oxidación de hidrógeno demuestra inequívocamente que la fase de hidruro se mantiene en condiciones prácticas de funcionamiento de un ánodo de pila de combustible, incluso a altos potenciales anódicos. La transición de un hidruro a un estado metálico, previamente observado en celdas electroquímicas basadas enno se produce un electrolito líquido
Los investigadores argumentan que el entorno de reacción de operar PEMFC es muy diferente al de las células de electrolitos líquidos a temperatura ambiente que el estado químico del catalizador de Pd es completamente diferente. Una característica importante que explica esto es el transporte de masa de órdenes de magnitud mayortasas en PEMFC's.
Los hallazgos recientes resaltan la necesidad de caracterizar las propiedades de los electrocatalizadores en condiciones de funcionamiento realistas. Además, los investigadores sostienen que, de hecho, para todas las reacciones electrocatalíticas en las que el reactivo se suministra en forma gaseosa, no solo para eloxidación de hidrógeno en una celda de combustible: es de suma importancia mantener regímenes de transferencia de masa apropiados al establecer relaciones estructura-actividad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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