Las nanopartículas de metales no preciosos podrían algún día reemplazar catalizadores costosos para la producción de hidrógeno. Sin embargo, a menudo es difícil determinar qué velocidad de reacción pueden lograr, especialmente cuando se trata de partículas de óxido. Esto se debe a que las partículas deben estar unidas alelectrodo usando un aglutinante y aditivos conductores, que distorsionan los resultados. Con la ayuda de análisis electroquímicos de partículas individuales, los investigadores ahora han logrado determinar la actividad y la conversión de sustancias de nanocatalizadores hechos de óxido de hierro cobalto, sin ningún aglutinante.por la profesora Kristina Tschulik de Ruhr-Universität Bochum informa junto con colegas de la Universidad de Duisburg-Essen y de Dresde en el Revista de la Sociedad Americana de Química publicado en línea el 30 de mayo de 2019.
"El desarrollo de catalizadores de metales no preciosos juega un papel decisivo en la realización de la transición energética, ya que solo son baratos y están disponibles en cantidades suficientes para producir las cantidades requeridas de combustibles renovables", dice Kristina Tschulik, miembro del Grupo deExcellence Ruhr explora la solvatación Resolv. Por lo tanto, el hidrógeno, una fuente de energía prometedora, puede adquirirse dividiendo el agua en hidrógeno y oxígeno. El factor limitante aquí hasta ahora ha sido la reacción parcial en la que se produce oxígeno.
Mejor que las tasas de reacción logradas actualmente en la industria
Los investigadores investigaron la eficacia con que las partículas de óxido de hierro y cobalto pueden catalizar la generación de oxígeno en el trabajo actual. Analizaron muchas partículas individuales, una tras otra. Los químicos permitieron que una partícula catalizara la generación de oxígeno en la superficie del electrodo ymidió el flujo de corriente a partir de esto, que proporciona información sobre la velocidad de reacción. "Hemos medido densidades de corriente de varios kiloamperios por metro cuadrado", dice Tschulik. "Esto está por encima de las velocidades de reacción actualmente posibles en la industria".
El equipo demostró que, para partículas de menos de diez nanómetros, el flujo de corriente depende del tamaño de partícula: cuanto más pequeña es la partícula de catalizador, más pequeña es la corriente. La corriente también está limitada por el oxígeno que se produce en la reaccióny que se difunde lejos de la superficie de la partícula.
Extremadamente estable a pesar del alto estrés
Después de los experimentos de catálisis, los químicos observaron las partículas de catalizador bajo el microscopio electrónico de transmisión. "A pesar de las altas velocidades de reacción, es decir, aunque las partículas habían creado tanto oxígeno, apenas cambiaron", resume Tschulik. "La estabilidad en condiciones extremases excepcional "
El enfoque de análisis utilizado en el trabajo actual también se puede transferir a otros electrocatalizadores. "Es esencial obtener más información sobre las actividades de los nanocatalizadores para poder desarrollar eficientemente catalizadores de metales no preciosos para las tecnologías de energía renovabledel mañana ", dice el químico con sede en Bochum. Para analizar el efecto del tamaño de partícula sobre la actividad catalítica, es importante sintetizar nanopartículas con un tamaño definido. Como parte de la Universidad Alianza Ruhr, el equipo de Bochum coopera estrechamente coninvestigadores de la Universidad de Duisburg-Essen dirigidos por el profesor Stephan Schulz, que producen las partículas de catalizador.
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Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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