Investigadores del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China y la Universidad Normal de Nanjing informaron recientemente sobre una estrategia para impulsar el rendimiento electrocatalítico del paladio (Pd) en la reacción de oxidación del etanol. la reacción anódica clave de las pilas de combustible de etanol directo (DEFC), ofreciendo un concepto racional para diseñar con precisión la superficie de los electrocatalizadores utilizados en dispositivos de conversión de energía de alta eficiencia y más.

El estudio fue publicado en Informes celulares Ciencias físicas el 1 de marzo.

Los DEFC con etanol como combustible tienen la ventaja de una alta densidad energética, baja toxicidad y fácil manejo. Sin embargo, la falta de electrocatalizadores activos y robustos para la oxidación del etanol anódico impide el ritmo de comercialización.

Típicamente, Las nanopartículas de Au @ Pd con una construcción de núcleo-capa tienen mayor actividad y estabilidad durante la electrooxidación del etanol que las partículas de Pd solas. Desafortunadamente, el espaciado de celosía más grande de Au crea tensión de tracción en conchas delgadas de Pd, lo que pone en peligro su desempeño catalítico al fortalecer la absorción de intermediarios de reacción venenosos en sus superficies.

"Un diseño racional que aproveche al máximo las arquitecturas de núcleo-capa y simultáneamente inhiba el efecto de tracción de celosía en las capas de Pd inducido por núcleos de Au definitivamente sería favorable para mejorar aún más su desempeño en la electrooxidación de moléculas de etanol, "dijo el profesor Yang Jun de IPE, el autor correspondiente del estudio.

Los investigadores demostraron este concepto al acoplar los efectos de la aleación con la construcción núcleo-carcasa para optimizar las superficies de las carcasas de Pd con el fin de lograr una electrooxidación de etanol de alta eficiencia.

Los científicos alearon átomos de Fe en capas delgadas de Pd para compensar su expansión reticular. Las evaluaciones electroquímicas muestran que las nanopartículas núcleo-capa de Au @ FePd preparadas de esta manera exhiben la mayor actividad de masa y actividad específica para catalizar la electrooxidación de etanol jamás observada en un medio alcalino.

"Próximo, vamos a optimizar una serie de parámetros, p.ej., el tamaño del núcleo, el grosor de la carcasa de aleación, y la composición de metales de transición en conchas de aleación, ", dijo el profesor Yang. De esta manera, los investigadores esperan crear más electrocatalizadores con mayor eficiencia y menor costo para impulsar el desarrollo de pilas de combustible de alcohol directo.