Agrupaciones de aleaciones superfinas de escala casi atómica para electrocatálisis de hidrógeno ácido ultraestable

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) y las pilas de combustible se basan en catalizadores a base de platino (Pt).
• Los catalizadores Pt actuales se enfrentan a desafíos que incluyen baja actividad de masa, mala estabilidad y envenenamiento por CO.
• El desarrollo de catalizadores avanzados es crucial para una producción y utilización eficientes del hidrógeno.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y evaluar un nuevo catalizador bifuncional para mejorar la evolución del hidrógeno y las reacciones de oxidación (HER y HOR).
• Mejorar la actividad, durabilidad y tolerancia al CO de los electrocatalizadores para entornos ácidos.
• Explorar los efectos sinérgicos de los grupos de aleaciones Pt-Er y los átomos individuales en la catálisis.

Principales métodos:

• Síntesis de un catalizador bifuncional compuesto por grupos de aleación Pt-Er y átomos individuales de Pt y Er dispersos atómicamente.
• Caracterización electroquímica del rendimiento del catalizador en la evolución del hidrógeno ácido y las reacciones de oxidación.
• Prueba de estabilidad a largo plazo a altas densidades de corriente (1000 mA cm-2).

Principales resultados:

• El catalizador Pt-Er demostró una actividad de masa y una frecuencia de rotación (TOF) significativamente más altas para HER en comparación con el Pt/C comercial.
• Se observó una estabilidad excepcional, con el catalizador funcionando durante más de 1200 horas a 1000 mA cm-2.
• El catalizador mostró un excelente rendimiento en HOR y una tolerancia superior al CO.

Conclusiones:

• El catalizador bifuncional Pt-Er desarrollado ofrece una alternativa prometedora a los catalizadores convencionales basados en Pt para HER y HOR ácidos.
• Los efectos sinérgicos entre Pt y Er mejoran la actividad catalítica, la estabilidad y la tolerancia al CO.
• Este trabajo presenta una estrategia viable para electrocatalizadores de baja carga de Pt duraderos en densidades de corriente industriales.