Catalizador de un solo átomo de Rh₁-Pd sensible a la temperatura para controlar la actividad en pilas de combustible...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los catalizadores de un solo átomo ofrecen alta actividad pero carecen de propiedades "inteligentes" como la termosensibilidad.
• Lograr una actividad catalítica controlable en catalizadores de un solo átomo sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Diseñar nanohojas de un solo átomo de Rh-Pd (NHs) termosensibles con actividad electrocatalítica controlada por temperatura.
• Utilizar poliacrilamida de N-isopropilo funcionalizada con amino como puerta sensible a la temperatura para el control de la actividad del catalizador.
• Investigar la aplicación de estos catalizadores inteligentes en pilas de combustible de ácido fórmico directo (DFAFCs).

Principales métodos:

• Síntesis de nanohojas de un solo átomo de Rh-Pd termosensibles.
• Pruebas electrocatalíticas utilizando la electrooxidación del ácido fórmico como reacción modelo.
• Espectroscopía in situ y cálculos teóricos para comprender los mecanismos catalíticos.
• Evaluación del rendimiento en pilas de combustible de ácido fórmico directo (DFAFCs).

Principales resultados:

• Las NHs de Rh-Pd sensibles a la temperatura demostraron una alta actividad másica (2.29 A mg_PGM^-1) y una fuerte resistencia al envenenamiento.
• Se observó una termosensibilidad reversible a una temperatura de transición de fases inferior (LCST) de 35 °C.
• El catalizador favoreció la vía directa del formiato, debilitando la unión de especies auto-envenenantes.
• Las DFAFC con estas NHs mostraron una alta densidad de potencia por debajo de la LCST y una caída brusca de potencia por encima de ella, lo que permite una protección térmica inteligente.

Conclusiones:

• Las NHs de un solo átomo de Rh-Pd termosensibles pueden diseñarse con actividad electrocatalítica controlable a través de una puerta sensible a la temperatura.
• Estos catalizadores inteligentes exhiben un rendimiento excelente y propiedades anti-auto-envenenamiento para la electrooxidación del ácido fórmico.
• El material desarrollado ofrece protección térmica inteligente para pilas de combustible de ácido fórmico directo (DFAFCs).