Las simulaciones de los científicos de la Universidad de Purdue han desentrañado el misterio de un nuevo electrocatalizador que puede resolver un problema importante asociado con las celdas de combustible y los electrolizadores.

Celdas de combustible, que utilizan reacciones químicas para producir energía, y electrolizadores, que convierten la energía en hidrógeno u otros gases, utilizar electrocatalizadores para promover reacciones químicas. Los electrocatalizadores que pueden activar tales reacciones tienden a ser inestables porque pueden corroerse en las soluciones de agua altamente ácidas o básicas que se utilizan en las pilas de combustible o electrolizadores.

Un equipo dirigido por Jeffrey Greeley, un profesor asociado de ingeniería química, ha identificado la estructura de un electrocatalizador hecho de nanoislas de níquel depositadas sobre platino que es activo y estable. Este diseño creó propiedades en el níquel que, según Greeley, eran inesperadas pero sumamente beneficiosas.

"Las reacciones llevaron a estructuras muy estables que no predeciríamos con solo mirar las propiedades del níquel, "Dijo Greeley." Resultó ser una gran sorpresa ".

El equipo de Greeley y los colaboradores que trabajaban en el Laboratorio Nacional Argonne habían notado que el níquel colocado sobre un sustrato de platino mostraba potencial como electrocatalizador. Luego, el laboratorio de Greeley se puso a trabajar para descubrir cómo un electrocatalizador con esta composición podría ser activo y estable.

El equipo de Greeley simuló diferentes espesores y diámetros de níquel sobre platino, así como voltajes y niveles de pH en las células. La colocación de níquel de solo una o dos capas atómicas de espesor y de uno a dos nanómetros de diámetro creó las condiciones que querían.

"Son como pequeñas islas de níquel sobre un mar de platino, "Dijo Greeley.

La capa ultrafina de níquel es clave, Greeley dijo:porque es en el punto donde los dos metales se unen donde ocurre toda la actividad electroquímica. Y dado que solo hay una o dos capas atómicas de níquel, casi todo está reaccionando con el platino. Eso no solo crea la catálisis necesaria, pero cambia el níquel de una manera que evita que se oxide, proporcionando la estabilidad.

Los colaboradores de Argonne luego analizaron la estructura de níquel-platino y confirmaron las propiedades que Greeley y su equipo esperaban que tuviera el electrocatalizador.

Próximo, Greeley planea probar estructuras similares con diferentes metales, como reemplazar el platino por oro o el níquel por cobalto, así como modificar pH y voltajes. Él cree que se pueden encontrar otras combinaciones más estables y activas usando su análisis computacional.

El estudio fue publicado en Energía de la naturaleza .