Pd/MnO₂:Pd/C Electrocatálisis para Reacciones Eficientes de Electrodos de Hidrógeno y Oxígeno en Células de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• El desarrollo de electrocatalizadores rentables y duraderos es crucial para el avance de las células de combustible de membrana de intercambio aniónico (AEMFC).
• Los catalizadores a base de paladio son prometedores pero requieren materiales de soporte optimizados para mejorar la actividad bifuncional.

Objetivo del estudio:

• Evaluar catalizadores a base de Pd soportados en β-MnO2, carbono Vulcan (C) y una mezcla híbrida (Pd/MnO2:Pd/C) como electrodos bifuncionales.
• Investigar los efectos sinérgicos de los soportes de MnO2 y carbono en el rendimiento del catalizador para la reacción de reducción de oxígeno (ORR) y la reacción de oxidación de hidrógeno (HOR).

Principales métodos:

• Síntesis de catalizadores por reducción química.
• Caracterización mediante TGA, ICP-OES, TEM, BET y XRD.
• Evaluación electroquímica mediante estudios de electrodo de disco giratorio (RDE) y pruebas de AEMFC.

Principales resultados:

• El híbrido Pd/MnO2:Pd/C exhibió una actividad y cinética superiores tanto para ORR como para HOR en comparación con los soportes individuales.
• Las pruebas de AEMFC mostraron que el híbrido alcanzaba 128,0 mW cm⁻² (cátodo) y 221,7 mW cm⁻² (ánodo).
• El catalizador híbrido retuvo más del 99% de actividad después de 3000 ciclos, demostrando una excelente durabilidad.

Conclusiones:

• La interacción sinérgica entre las nanopartículas de Pd y el MnO2, facilitada por el soporte de carbono, mejora el rendimiento y la estabilidad del catalizador.
• El híbrido Pd/MnO2:Pd/C es un electrocatalizador bifuncional y duradero prometedor para aplicaciones en AEMFC.
• El MnO2 actúa como un espaciador estructural, mejorando el transporte de masa y la estabilidad, a pesar de no ser activo para HOR por sí solo.