Lograr una selectividad ultra alta para la producción de hidrógeno a partir de ácido fórmico en aleaciones Pd-Ag

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la catálisis
• Ciencias de los materiales
• Química de las superficies

Sus antecedentes:

• Las aleaciones de paladio-plata (Pd-Ag) son prometedoras para la producción de hidrógeno libre de CO a partir del ácido fórmico, crucial para la tecnología de celdas de combustible.
• Comprender los factores estructurales precisos que rigen la selectividad de descomposición del ácido fórmico en las aleaciones Pd-Ag sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Investigar las vías de descomposición del ácido fórmico en aleaciones Pd-Ag con diferentes configuraciones atómicas.
• Identificar estructuras de aleación específicas que promuevan una alta selectividad para la producción de hidrógeno (H2).

Principales métodos:

• Generación de aleaciones superficiales de Pd-Ag en un cristal único de Pd.
• Caracterización mediante espectroscopia de absorción por reflexión infrarroja (IRAS), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y teoría funcional de la densidad (DFT).
• Análisis de las vías de reacción mediante espectroscopia de reacción programada por temperatura (TPRS) y DFT.

Principales resultados:

• Se observó una alteración electrónica de los átomos de Ag por átomos vecinos de Pd, correlacionada con el número de vecinos de Pd.
• Los dominios de Ag modificados electrónicamente facilitan una vía de deshidrogenación selectiva del ácido fórmico.
• Los átomos de Pd de superficie, aunque son menos propensos al envenenamiento por CO, no mejoran la selectividad y pueden producir subproductos indeseables como el CO.

Conclusiones:

• Los dominios Ag de superficie influenciados por Pd subterráneo se identifican como los sitios activos primarios para la descomposición selectiva del ácido fórmico.
• Los átomos de superficie Pd tienen un impacto negativo en la selectividad para la producción de H2 libre de CO.
• La adaptación de las estructuras de aleación Pd-Ag ofrece una vía para optimizar la generación de hidrógeno sin CO para las pilas de combustible.