Elucidación de mecanismos de corrosión catódica con microscopía electrónica de transmisión electroquímica operando

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La corrosión catódica, un proceso en el que los metales se degradan bajo potenciales reductores, fue descubierta por Fritz Haber.
• La comprensión de los mecanismos atómicos de la corrosión de electrodos a granel es reciente, con la formación de nanopartículas como productos de corrosión.
• La corrosión del nanocristal introduce complejidad en una escala de longitud adicional.

Objetivo del estudio:

• Investigar la evolución dinámica de la morfología, la composición y la estructura cristalográfica de los productos de corrosión nanocristalina.
• Para comparar la degradación estructural de los nanocristales heterogéneos frente a los electrodos a granel durante la corrosión catódica.
• Elucidar los mecanismos subyacentes a la evolución estructural de los electrocatalizadores a nanoescala bajo potenciales altamente reductores.

Principales métodos:

• Microscopía electrónica de transmisión de barrido de células líquidas electroquímicas analíticas y cuatridimensionales (EC-STEM).
• Microscopía electrónica operando/in situ para la observación a nanoescala en tiempo real.
• Estudio de la corrosión catódica de los nanotubos de oro (Au) en electrodos de platino (Pt) a granel.

Principales resultados:

• La corrosión catódica de nanocristales heterogéneos muestra una mayor degradación estructural que los electrodos a granel.
• Formación inesperada de nanopartículas termodinámicamente inmiscibles de una aleación de oro y platino (Au-Pt).
• La corrosión impulsada cinéticamente conduce a transiciones anisotrópicas de superficies Pt{\displaystyle Pt{\mathrm {11}} } estables a las menos estables (100) y (110) pasos.

Conclusiones:

• Los motivos identificados en la corrosión catódica del nanocristal son cruciales para comprender la evolución estructural del electrocatalizador a nanoescala.
• Esta investigación proporciona información sobre los procesos relevantes para las reacciones de reducción de CO2 y N2 bajo altos potenciales de reducción.
• El estudio destaca las vías de degradación únicas de los nanocristales en comparación con los materiales a granel en entornos electroquímicos.