Efectos de las impurezas y el contenido de hierro en el rendimiento electroquímico y la selectividad de la evolución...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los catalizadores de níquel (Ni) son cruciales para las reacciones electroquímicas como la reacción de evolución del oxígeno (OER) y la reacción de oxidación del etanol (EOR).
• La influencia de la incorporación de hierro (Fe) en el rendimiento del catalizador de Ni, en particular la distinción entre el trazo y el Fe a granel, sigue sin estar clara para la EOR.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la incorporación de Fe en trazas frente a la incorporación masiva en catalizadores basados en Ni para la reacción de oxidación del etanol (EOR).
• Para aclarar la relación entre la EOR y la reacción de evolución del oxígeno (OER) en catalizadores de Ni.
• Aclarar el papel de las impurezas de Fe en el rendimiento del catalizador de Ni para la EOR.

Principales métodos:

• Extensivos experimentos de voltametría cíclica en películas delgadas basadas en Ni.
• Espectrometría de masas electroquímica operando (EC-MS) para el seguimiento de los productos y potenciales de reacción.
• Análisis de la supresión de corriente catalítica y la eficiencia de Faradaic.

Principales resultados:

• El Trace Fe de las impurezas de electrolitos tuvo un efecto mínimo en el rendimiento de la EOR.
• El Fe a granel codificado suprimió significativamente la corriente catalítica EOR a la mitad a 1,5 V_RHE.
• Operando EC-MS reveló que el OER ocurre independientemente de la presencia de etanol, lo que sugiere sitios activos distintos para el EOR y el OER.
• La baja eficiencia Faradaic observada para el OER en Ni es dependiente del tiempo.

Conclusiones:

• El rendimiento catalítico de los materiales a base de Ni en EOR es muy sensible al estado de incorporación de Fe (traza vs. volumen).
• El EOR y el OER funcionan en diferentes sitios activos de los catalizadores de Ni.
• La comprensión de la incorporación de Fe es fundamental para el diseño de catalizadores de Ni selectivos y eficientes para la EOR.