El Fe-N-C aumenta la estabilidad de las nanopartículas de platino soportadas para las pilas de combustible

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las pilas de combustible de electrolitos de polímero requieren electrocatalizadores duraderos para su aplicación a largo plazo.
• Las nanopartículas a base de platino en soportes convencionales de negro de carbono sufren de una baja durabilidad.
• El carbono codificado con hierro y nitrógeno (Fe-N-C) surge como un material de soporte alternativo prometedor.

Objetivo del estudio:

• Evaluar la durabilidad de las nanopartículas de platino soportadas en Fe-N-C en comparación con el Pt/C comercial.
• Investigar los mecanismos detrás de una mayor estabilidad del catalizador en soportes de Fe-N-C.

Principales métodos:

• Ciclo del potencial electroquímico en medios ácidos y básicos.
• Espectrometría de masa de plasma acoplada inductivamente in situ (ICP-MS) para medir la disolución del platino.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para analizar las interacciones entre metal y sustrato y la estructura electrónica.

Principales resultados:

• El Pt/Fe-N-C exhibe una retención de superficie electroquímica superior en comparación con el Pt/C.
• La velocidad de disolución del platino es tres veces menor para Pt/Fe-N-C que para Pt/C.
• Los cálculos de DFT revelan una fuerte interacción entre el metal y el sustrato y una reducción de la formación de óxidos en Fe-N-C.

Conclusiones:

• El Fe-N-C proporciona un soporte más estable para las nanopartículas de platino, reduciendo la disolución y mejorando la durabilidad.
• La estabilidad mejorada se atribuye a fuertes interacciones metal-sustrato y propiedades electrónicas favorables del Fe-N-C.
• La selección de soportes de carbono adecuados es crucial para el desarrollo de electrocatalizadores duraderos basados en platino para pilas de combustible.