Cátodos de difusión de gas sin ionómero de alto rendimiento con baja carga de Pt para electrólisis de agua con...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Electroquímica
• Ingeniería química

Sus antecedentes:

• El platino es un catalizador clave para la reacción de evolución de hidrógeno (HER) en medios ácidos.
• Su actividad en la electrólisis de agua con membrana de intercambio de protones (PEMWE) a menudo se ve limitada por una pobre utilización del catalizador del cátodo.
• La optimización de la síntesis y distribución de nanopartículas de platino es crucial para mejorar la eficiencia de la PEMWE.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar nanopartículas de platino con precisión atómica en una capa de difusión de gas recubierta con una microporosa para PEMWE.
• Evaluar el rendimiento catalítico y la estabilidad del electrodo desarrollado con baja carga de platino.
• Demostrar una actividad másica y durabilidad mejoradas en comparación con los catalizadores de platino de referencia.

Principales métodos:

• Se empleó la deposición de capas atómicas (ALD) para la síntesis precisa de nanopartículas de platino.
• Caracterización del electrodo de difusión de gas con carga de platino y tamaño de partícula controlados.
• Pruebas de rendimiento en electrólisis de agua con membrana de intercambio de protones bajo diversas condiciones operativas.

Principales resultados:

• El electrodo desarrollado logró una carga de platino excepcionalmente baja (1,08-5,40 μg cm⁻²).
• Demostró una actividad másica al menos un orden de magnitud superior a la de los catalizadores de platino de referencia.
• Exhibió una estabilidad excepcional durante más de 200 horas a 1 A cm⁻² y un rendimiento robusto bajo ciclado dinámico de voltaje.

Conclusiones:

• La síntesis de precisión atómica de nanopartículas de platino mejora significativamente la utilización y actividad del catalizador en PEMWE.
• El electrodo desarrollado ofrece una vía prometedora para la electrólisis de agua rentable y de alto rendimiento.
• Este enfoque aborda la subestimación del potencial catalítico del platino en PEMWE al optimizar su aplicación.