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Heterogeneous Catalysis01:22

Heterogeneous Catalysis

143
Heterogeneous catalysis involves a catalyst in a different phase from the reactants. It is a process where the catalyst and the reactants are in distinct phases, typically solid and gas or liquid.Most heterogeneous catalysts are metals, metal oxides, or acids. The list includes transition metals like iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), chromium (Cr), manganese (Mn), tungsten (W), silver (Ag), and copper (Cu). These metals possess partially vacant d orbitals that...
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Electrochemical Cells01:28

Electrochemical Cells

424
Electrochemical cells are systems that convert chemical energy into electrical energy or use electrical energy to drive chemical reactions. They consist of two electrodes in contact with an electrolyte, where redox reactions enable electron transfer. Most electrochemical cells include two half-cells connected by an external wire for electron flow and a salt bridge for ion flow. The salt bridge contains an electrolyte solution and maintains charge neutrality by allowing ions—not...
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Catalysis01:27

Catalysis

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Catalysis influences the rate of chemical reactions by providing an alternative reaction pathway with lower activation energy. A catalyst speeds up a reaction, but it is not consumed during the process. The fundamental principle of catalysis is the ability of a catalyst to alter the reaction mechanism, often introducing a more efficient pathway than the uncatalyzed process.In a catalyzed reaction, the catalyst participates directly in the reaction mechanism. It interacts with reactants to form...
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Catalysis02:50

Catalysis

23.1K
The presence of a catalyst affects the rate of a chemical reaction. A catalyst is a substance that can increase the reaction rate without being consumed during the process. A basic comprehension of a catalysts’ role during chemical reactions can be understood from the concept of reaction mechanisms and energy diagrams.
23.1K
Thermal and Photochemical Electrocyclic Reactions: Overview01:26

Thermal and Photochemical Electrocyclic Reactions: Overview

2.2K
Electrocyclic reactions are reversible reactions. They involve an intramolecular cyclization or ring-opening of a conjugated polyene. Shown below are two examples of electrocyclic reactions. In the first reaction, the formation of the cyclic product is favored. In contrast, in the second reaction, ring-opening is favored due to the high ring strain associated with cyclobutene formation.
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Benchmarking de electrocatalizadores heterogéneos para la reacción de evolución del oxígeno.

Charles C L McCrory1, Suho Jung, Jonas C Peters

  • 1Joint Center for Artificial Photosynthesis and †Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology , Pasadena, California 91125, United States.

Journal of the American Chemical Society
|November 1, 2013
PubMed
Resumen

Un nuevo protocolo estandariza la evaluación de los electrocatalizadores que desarrollan oxígeno para las tecnologías energéticas. Los catalizadores de metales no nobles muestran un rendimiento similar en soluciones alcalinas, pero carecen de estabilidad en condiciones ácidas, a diferencia del óxido de iridio.

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Área de la Ciencia:

  • La electroquímica es electroquímica.
  • Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
  • Energía renovable Energía renovable.

Sus antecedentes:

  • La evaluación objetiva de los electrocatalizadores es crucial para el desarrollo de tecnologías de conversión de energía como dispositivos solares de división de agua, electrolizadores de agua y baterías Li-air.
  • Los métodos actuales para evaluar los catalizadores que evolucionan con oxígeno carecen de estandarización, lo que dificulta la comparación de la actividad y la estabilidad del material.

Objetivo del estudio:

  • Informar sobre un protocolo estandarizado para evaluar la actividad, la estabilidad y la eficiencia Faradaic de los electrocatalizadores que desarrollan oxígeno con electrodeposición.
  • Centrarse en la determinación de la superficie electroquímica activa y la medición de la actividad catalítica y la estabilidad en condiciones relevantes para los dispositivos de división de agua solares integrados.

Principales métodos:

  • Desarrolló un protocolo para evaluar el rendimiento del electrocatalizador, centrándose en la determinación del área de superficie electroquímica activa.
  • Se midió la actividad electrocatalítica y la estabilidad en condiciones simuladas de división de agua solar, utilizando el sobrepotencial a 10 mA cm−2 densidad de corriente geométrica como una métrica clave.
  • Investigó varios catalizadores electrodepositados (sistemas basados en Co, Ni e IrO) en soluciones ácidas y alcalinas.

Principales resultados:

  • En soluciones alcalinas, los electrocatalizadores de metales no nobles (CoOx, CoPi, CoFeOx, NiOx, NiCeOx, NiCoOx, NiCuOx, NiFeOx, NiLaOx) lograron 10 mA cm-2 a potenciales excesivos similares (0.350.43 V).
  • Todos los sistemas investigados, a excepción del óxido de iridio (IrO(x) electrodepositado, demostraron inestabilidad bajo condiciones oxidativas en soluciones ácidas.
  • El protocolo permite la determinación de las frecuencias de rotación del electrocatalizador utilizando mediciones de superficie.

Conclusiones:

  • El protocolo desarrollado proporciona un método estandarizado para comparar electrocatalizadores que evolucionan con oxígeno.
  • Los catalizadores de metales no nobles exhiben una actividad prometedora en medios alcalinos, pero requieren un mayor desarrollo para la estabilidad en ambientes ácidos.
  • El óxido de iridio sigue siendo una alternativa estable en condiciones ácidas, aunque su actividad y rentabilidad requieren consideración.