Un grupo de investigación ha informado sobre un nuevo método para mejorar el área de superficie electroquímica (ECSA) en una perovskita dopada con calcio, La0.6 Ca0,4 MnO3 (LCMO64), superando así un cuello de botella común en la aplicación de óxidos de perovskita como electrocatalizadores en pilas de combustible de hidrógeno.
Los detalles de los hallazgos se publicaron en la revista Advanced Materials. el 29 de noviembre de 2023.
Los óxidos de perovskita exhiben propiedades diversas e interesantes, lo que los hace valiosos en diversas aplicaciones tecnológicas. Sus altas actividades intrínsecas también los posicionan como una alternativa prometedora a los catalizadores de metales nobles para catalizar eficientemente la reacción de reducción de oxígeno (ORR). Sin embargo, su aplicación todavía se ve obstaculizada por su mala conductividad eléctrica y su baja superficie específica.
"Nuestro proceso de lixiviación de calcio inducido electroquímicamente aumentó considerablemente la ECSA en LCMO64", señala Hao Li, profesor asociado del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku (WPI-AIMR) y autor correspondiente del artículo. "El LCMO64 activado y deficiente en calcio demostró una ECSA aproximadamente un 33,84 % más alta que la de los materiales no activados, mostrando un rendimiento electrocatalítico superior de ORR, superando el catalizador comercial de Pt/C de referencia en una solución alcalina".
Para probar los puntos de referencia del material, Li y sus colegas realizaron análisis teóricos junto con sondeos electroquímicos del estado de la superficie y modelos microcinéticos dependientes del pH. Los resultados sugirieron que este catalizador alcanza el óptimo Sabatier de ORR alcalino.
Esta investigación marca la primera vez que se emplea una estrategia que involucra dopaje con calcio (Ca) para superar los desafíos asociados con la baja conductividad y área superficial en los óxidos de perovskita. El fenómeno único de lixiviación de Ca observado en condiciones de ORR da como resultado una mayor rugosidad de la superficie, lo que expande significativamente el área de superficie disponible para ORR y, por lo tanto, aumenta el rendimiento del catalizador.
"Encontrar electrocatalizadores eficaces y de bajo coste para la ORR en pilas de combustible de hidrógeno ha sido un desafío importante", añade Li. "Nuestro trabajo no sólo aborda este desafío, sino que también ofrece una estrategia novedosa para mejorar el rendimiento electrocatalítico de los óxidos de perovskita. Este avance tiene implicaciones de gran alcance para la adopción generalizada de la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno".
Más información: Qun Li et al, Las perovskitas con deficiencia de cationes mejoran enormemente la actividad electrocatalítica para la reacción de reducción de oxígeno, Materiales avanzados (2023). DOI:10.1002/adma.202309266
Proporcionado por la Universidad de Tohoku
