Conversión electrocatalítica de alta eficiencia de nitrato a amoníaco sobre nanopartículas de aleación CoPd...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Electroquímica
• Ciencias ambientales

Sus antecedentes:

• La contaminación por nitratos (NO3-) presenta riesgos ambientales.
• La reacción de reducción electroquímica de nitratos (NO3RR) a amoníaco (NH3) ofrece una solución sostenible.
• El desarrollo de electrocatalizadores eficientes y estables es crucial para NO3RR.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar nanopartículas de aleación bimetálica CoPd incrustadas en nanofibras de carbono (CNF) para NO3RR de alto rendimiento.
• Evaluar la actividad catalítica, la selectividad y la estabilidad de los CoPd-CNF para la producción de amoníaco.
• Demostrar la aplicación práctica del catalizador en una batería acuosa de Zn-NO3-.

Principales métodos:

• Enfoque de electrohilado y carbonización en dos pasos para la síntesis del catalizador.
• Caracterización electroquímica que incluye pruebas de actividad y estabilidad a -0,7 V vs. RHE.
• Fabricación y prueba de una batería acuosa de Zn-NO3- que utiliza el cátodo CoPd-CNF.

Principales resultados:

• El catalizador optimizado Co2Pd1-CNF logró una alta tasa de rendimiento de NH3 de 43,6 ± 0,7 mg h-1 cm-2.
• Se observó una estabilidad excepcional a largo plazo que superó las 100 horas de funcionamiento continuo.
• El catalizador demostró un rendimiento superior en comparación con sus contrapartes de metal simple y otros electrocatalizadores de NO3RR reportados.
• La batería Zn-NO3- entregó una densidad de potencia de 9,28 mW cm-2.

Conclusiones:

• Los CoPd-CNF son electrocatalizadores altamente eficientes y duraderos para la eliminación sostenible de nitratos y la síntesis de amoníaco.
• El rendimiento del catalizador supera los puntos de referencia existentes para NO3RR.
• El estudio destaca el potencial de los CoPd-CNF en dispositivos de almacenamiento de energía de próxima generación.