Comprensión teórica y experimental de la cinética de la reacción de evolución del hidrógeno en electrolitos alcalinos...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La energía libre de adsorción de hidrógeno (ΔG_H) es un descriptor clave para la cinética de la reacción de evolución del hidrógeno (HER).
• Su aplicación en medios alcalinos es limitada y requiere más investigación.
• Las nanoestructuras de núcleo ofrecen propiedades sintonizables para aplicaciones catalíticas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la aplicabilidad de ΔG_H como descriptor para HER en medios alcalinos.
• Síntesis y caracterización de catalizadores de núcleo Pd@Pt y PdH@Pt con espesor controlado de la capa Pt.
• Elucidar los factores que influyen en la actividad de HER en electrolitos alcalinos.

Principales métodos:

• Síntesis de Pd@Pt y PdH@Pt octaedros de núcleo con capas de Pt de diferentes espesores (1-5 capas atómicas).
• Evaluación electroquímica de la actividad de HER en un electrolito alcalino.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad de los primeros principios utilizando un modelo complejo de placa de núcleo con capa de tensión superficial.

Principales resultados:

• La actividad de HER de los catalizadores del núcleo de la cáscara mejoró con la construcción del núcleo de la cáscara y el aumento del grosor de la cáscara Pt.
• Los resultados experimentales se alinean con los valores calculados de ΔG_H.
• La actividad HER mejorada se explica mejor por la función de trabajo y los modelos ΔG_H aparentes que consideran los campos eléctricos interfaciales.

Conclusiones:

• La relación de escala termodinámica ΔG_H por sí sola es insuficiente para explicar la mayor actividad de HER en medios alcalinos.
• La función de trabajo y los efectos del campo eléctrico interfacial juegan un papel crucial en el ajuste de la cinética de HER.
• Los nanocristales de núcleo Pd@Pt y Pd@Pt demuestran un potencial prometedor para la catálisis eficiente de HER.