Pd₁Ni₂ Los sitios de trimer conducen a una oxidación de hidrógeno eficiente y duradera en medios alcalinos

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las pilas de combustible de membrana de intercambio aniónico (AEMFC) ofrecen una vía rentable y sin emisiones para la conversión de hidrógeno en electricidad.
• La comercialización de los AEMFC se ve obstaculizada por la cinética lenta en la reacción de oxidación de hidrógeno anódico (HOR).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo catalizador para un HOR eficiente y duradero en medios alcalinos para AEMFC.
• Investigar los mecanismos a nivel atómico responsables de una mayor actividad catalítica.

Principales métodos:

• Síntesis de un catalizador de Ni3N con un solo átomo de paladio (Pd1/Ni3N) con sitios únicos de trímero Pd1Ni2.
• Integración de cálculos teóricos y análisis experimentales para aclarar los mecanismos catalíticos.
• Pruebas electroquímicas del rendimiento del catalizador en HOR y dentro de un AEMFC.

Principales resultados:

• El catalizador Pd1/Ni3N demostró un modo de adsorción no convencional "*H en Pd1Ni2-HV + *OH en Pd1Ni2-HN", debilitando la unión excesiva de *H y *OH.
• Alcanzó una alta actividad de masa HOR de 7.54 A mgPd-1 a 50 mV de sobrepotencial.
• El AEMFC que utiliza Pd1/Ni3N exhibió una densidad de potencia de 31,7 W mgPd−1 con una carga mínima de metales preciosos (0,023 mgPd cm−2).

Conclusiones:

• El catalizador Pd1/Ni3N con dos sitios Pd1Ni2 mejora significativamente la cinética y la durabilidad de los HOR en medios alcalinos.
• El diseño de catalizadores a nivel atómico proporciona una vía para desarrollar catalizadores de ánodo de alto rendimiento para AEMFC.
• Este trabajo ofrece orientación para el diseño de sitios catalíticos HOR alcalinos eficientes a escala atómica.