Nanopartículas heterogéneas de iridio/iridio-estaño/óxido de estaño altamente activas como electrocatalisadores...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• La catálisis de la catálisis.

Sus antecedentes:

• Las pilas de combustible de etanol directo (DEFC) ofrecen una tecnología de energía alternativa prometedora debido a las propiedades favorables del etanol.
• La tecnología DEFC actual está limitada por el alto costo y la actividad insuficiente de los catalizadores de ánodo a base de platino.
• El desarrollo de catalizadores rentables y altamente activos es crucial para la comercialización del DEFC.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar nuevos catalizadores binarios de iridio-estano (Ir-Sn) como una alternativa de bajo costo al platino (Pt) para aplicaciones de ánodo DEFC.
• Investigar las relaciones estructura-propiedad de los catalizadores Ir-Sn para la mejora de la actividad de la reacción de oxidación del etanol (EOR).
• Evaluar el potencial de los catalizadores Ir-Sn para reemplazar los catalizadores basados en Pt en los DEFC.

Principales métodos:

• Síntesis química húmeda sin agentes tensioactivos de nanopartículas Ir{71) Sn{29) apoyadas en el carbono.
• Caracterización avanzada utilizando microscopía electrónica de transmisión de barrido corregida por aberración (STEM) con espectroscopia de pérdida de energía de electrones (EELS), difracción de rayos X (XRD), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y espectroscopia de absorción de rayos X (XAS).
• Mediciones electroquímicas que incluyen voltametría cíclica y cronoamperometría, complementadas por cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales resultados:

• Se han sintetizado con éxito catalizadores Ir(71)Sn(29)/C con un diámetro medio de 2,7 ± 0,6 nm.
• La caracterización reveló una estructura heterogénea de Ir/Ir-Sn/SnO (2) con un núcleo rico en Ir y una cubierta de aleación de Ir-Sn, y una superficie de SnO (2).
• El catalizador Ir71) Sn29) / C exhibió una actividad electroquímica significativamente mayor para la oxidación del etanol en comparación con los catalizadores comerciales Pt / C, PtRu / C y PtSn / C.

Conclusiones:

• La superior electroactividad de Ir71) Sn29) / C se atribuye a la formación de la aleación de Ir-Sn y la presencia de SnO2 en la superficie.
• Los catalizadores Ir-Sn desarrollados ofrecen una alternativa viable y de bajo costo a los catalizadores basados en Pt para aplicaciones DEFC.
• Esta investigación proporciona un camino para la comercialización de la tecnología DEFC a través del diseño y síntesis de catalizadores avanzados.