Creación de interfaces Pt/Co favorables mediante un enfoque en dos etapas para la construcción de catalizadores de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los intermetálicos PtCo estructuralmente ordenados son catalizadores prometedores para las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC).
• La síntesis a alta temperatura para ordenar conduce a la aglomeración de partículas, reduciendo el rendimiento del catalizador.
• Los métodos existentes luchan por equilibrar el alto ordenamiento con una buena dispersión y estabilidad de partículas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una síntesis en dos pasos para los intermetálicos L12-Pt3Co con partículas ultrafinas de alto orden y bien dispersas.
• Mejorar la actividad catalítica y la durabilidad de los PEMFC, especialmente en condiciones de vehículos pesados.
• Superar las limitaciones de la síntesis a alta temperatura para lograr catalizadores intermetálicos ordenados.

Principales métodos:

• Una síntesis en dos pasos que implica la dispersión inicial de nanopartículas Pt en un soporte de carbono derivado de ZIF-8.
• Un segundo paso de adsorción con aminoácidos para ajustar las interfaces Pt-Co y facilitar la difusión de Co.
• Tratamiento térmico leve (<800 °C) para formar la estructura ordenada L12-Pt3Co.
• Evaluación utilizando conjuntos de electrodos de membrana en condiciones simuladas para vehículos pesados.

Principales resultados:

• Se ha sintetizado con éxito la estructura intermetálica L12-Pt3Co con mayor grado de ordenamiento y partículas ultrafinas bien dispersas.
• Se obtiene una mayor actividad catalítica y estabilidad en comparación con las aleaciones de PtCo en solución sólida.
• Demostró un rendimiento excepcional, conservando 1,35 A cm-2 con solo una pérdida del 7% a 0,7 V después de 150,000 ciclos de voltaje en condiciones de HDV.

Conclusiones:

• La síntesis de dos pasos desarrollada es eficaz para producir catalizadores L12-Pt3Co altamente ordenados, estables y activos.
• Este enfoque supera los problemas de aglomeración de partículas asociados con los métodos tradicionales de alta temperatura.
• El catalizador muestra un potencial significativo para su aplicación práctica en PEMFC, especialmente para el uso exigente de vehículos pesados.