Piel de Pt en el sustrato intermetálico AuCu: una estrategia para maximizar la utilización de Pt para las pilas de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) dependen en gran medida de los catalizadores de platino (Pt), pero su alto costo requiere estrategias para una utilización eficiente de Pt.
• Maximizar la utilización de Pt implica minimizar el uso de Pt y mejorar su actividad catalítica intrínseca.

Objetivo del estudio:

• Diseñar e implementar un nuevo catalizador Pt-skin que combine una carga mínima de Pt con una mayor actividad específica superficial (SA) para la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
• Para lograr un diseño de catalizador práctico que supere las limitaciones de los catalizadores actuales basados en Pt para aplicaciones de celdas de combustible.

Principales métodos:

• Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) se utilizaron para examinar las posibles estructuras Pt-skin en sustratos de aleación.
• Las nanopartículas intermetálicas AuCu (AuCu iNPs) fueron sintetizadas y modificadas con Pt para crear catalizadores con piel Pt (Pt(S) AuCu iNPs).
• Técnicas avanzadas de caracterización que incluyen sincrotrón XRD, XPS, HRTEM y HAADF-STEM/EDX confirmaron la estructura y el grosor de la piel Pt.

Principales resultados:

• El cribado DFT identificó una estructura Pt-skin en AuCu{111} con una unión óptima al oxígeno para la catálisis ORR.
• Los Pt(S) AuCu iNPs sintetizados presentaban una piel Pt de menos de dos capas atómicas de espesor.
• Los Pt(S) AuCu iNPs exhibieron un SA más del doble que el de los catalizadores Pt/C comerciales.
• La actividad específica de masa (MA) alcanzó 0,56 A/mg, superando el objetivo del DOE para 2017.

Conclusiones:

• Se realizó con éxito un nuevo diseño de catalizador Pt-skin en AuCu iNPs, demostrando un rendimiento catalítico ORR superior.
• Este enfoque ofrece una vía estratégica para desarrollar catalizadores altamente eficientes y ahorradores de Pt para pilas de combustible.
• Los hallazgos allanan el camino para tecnologías de pilas de combustible más rentables y de alto rendimiento.