Estado del arte para Pt(111). Voltamograma cíclico (línea negra, eje izquierdo) y curva de densidad de carga (línea roja, eje derecho) para Pt (111) registrados en solución de HClO4 0,1 M a una velocidad de barrido de 50 mV s −1 . La región en azul corresponde a la región de adsorción/desorción de hidrógeno, la región en verde a la doble capa y la región en naranja al proceso de adsorción/desorción de hidroxilo. Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-30241-7
Una investigación entre la Universidad de Liverpool y la Universidad de Alicante, España, ha identificado las especies superficiales a bajos potenciales en el principal catalizador de pilas de combustible, el platino (Pt), que es importante para el desarrollo de la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno.
En un artículo publicado en la revista Nature Communications , investigadores del Instituto Stephenson de Energía Renovable (SIRE) de la Universidad de Liverpool investigaron la adsorción de especies de OH (anión hidroxilo) en átomos de Pt coordinados utilizando una técnica espectroscópica de alta sensibilidad conocida como SHINERS (Nanopartículas aisladas de concha para espectroscopia Raman mejorada). Utilizando los métodos SHINERS, demostraron que el OH se adsorbe a más potenciales negativos de lo que se pensaba anteriormente.
Hidrógeno (H2 ) las pilas de combustible están emergiendo como la próxima revolución en el transporte. En estos dispositivos, la energía almacenada en el hidrógeno reacciona con el oxígeno del aire para producir la electricidad que alimenta al vehículo eléctrico. Las pilas de combustible de hidrógeno utilizan platino para catalizar las reacciones en su interior:la reacción de reducción de oxígeno y la reacción de oxidación de hidrógeno.
Aunque ya existen en el mercado automóviles, autobuses y camiones propulsados por pilas de combustible, el alto costo del platino requerido es uno de los principales inconvenientes de esta tecnología. Reducir la cantidad de platino necesaria para las celdas, o incluso reemplazarlo con un catalizador más económico y más eficiente, requiere una comprensión profunda, a nivel molecular, de cómo se producen las reacciones en las celdas de combustible en la superficie del platino.
Hasta ahora, se suponía que la superficie del platino estaba "limpia" de otras especies a los potenciales a los que tienen lugar las reacciones. Sin embargo, este estudio ha demostrado que los aniones hidroxilo se adsorben en la superficie del platino a potenciales muy bajos, lo que tiene un impacto significativo en la comprensión de cómo ocurre la reacción de reducción de oxígeno y en la búsqueda de catalizadores más eficientes para esta reacción.
Para obtener estos resultados utilizaron una combinación de técnicas electroquímicas diseñadas para distinguir entre los diferentes procesos que tienen lugar en la superficie y la espectroscopia Raman, utilizando un desarrollo muy reciente que ha permitido detectar, por primera vez, el anión hidroxilo adsorbido.
Julia Fernández Vidal, Ph.D. estudiante de SIRE, lideró las mediciones Raman avanzadas. Ella dijo:"A través de investigaciones electroquímicas y espectroscópicas sistemáticas, observamos la señal espectral para la adsorción de OH. El método SHINERS es una técnica muy poderosa ya que permite la detección de la monocapa molecular en la superficie del electrodo, y que podamos observar esto experimentalmente es bastante extraordinario y muy emocionante".
El artículo, "Investigación de la presencia de especies adsorbidas en pasos de Pt a bajos potenciales", se publica en Nature Communications . Nuevos mecanismos de mejora de actividad sobre catalizadores bimetálicos para generación de hidrógeno y pilas de combustible
