Actividad :El catalizador debe exhibir una alta actividad para las reacciones electroquímicas deseadas, como la oxidación de hidrógeno (en pilas de combustible) o la reducción/evolución de oxígeno (en baterías de metal-aire). Esto se puede evaluar mediante mediciones electroquímicas, como voltamperometría cíclica, pruebas de electrodos de disco giratorio o evaluaciones del rendimiento de las pilas de combustible.
Selectividad :El catalizador debe promover selectivamente las reacciones electroquímicas deseadas y al mismo tiempo minimizar las reacciones secundarias. Por ejemplo, en las pilas de combustible, se debería minimizar la formación de monóxido de carbono (CO) durante la oxidación del hidrógeno, que puede envenenar el catalizador.
Estabilidad :El catalizador debe mantener su actividad y estructura durante períodos prolongados en las condiciones de funcionamiento de la pila de combustible o de la batería de metal-aire. Esto incluye tolerancia a posibles ciclos, variaciones de temperatura y exposición a especies reactivas (p. ej., oxígeno, peróxido de hidrógeno).
Costo y abundancia :Los materiales catalizadores deben ser rentables y estar fácilmente disponibles. Los materiales raros o costosos pueden no resultar prácticos para aplicaciones a gran escala.
Durabilidad :El catalizador debe resistir la degradación y mantener su rendimiento durante un funcionamiento a largo plazo. Se deben considerar factores como la corrosión, la degradación mecánica y el envenenamiento del catalizador.
Resistencia al veneno :El catalizador debe ser resistente a la desactivación por impurezas o contaminantes presentes en el combustible o el aire. Por ejemplo, en las pilas de combustible, las impurezas de azufre pueden envenenar ciertos catalizadores.
Compatibilidad con electrolitos :El catalizador debe ser compatible con el electrolito utilizado en la pila de combustible o en la batería de metal-aire. Algunos electrolitos pueden afectar la estabilidad o actividad de ciertos catalizadores.
Síntesis y Fabricación :El catalizador debe sintetizarse o fabricarse fácilmente utilizando métodos escalables. Los procesos de síntesis complejos o que requieren mucho tiempo pueden obstaculizar las aplicaciones prácticas.
Consideraciones de diseño :La estructura, composición y morfología del catalizador pueden influir significativamente en su rendimiento. La adaptación de estas propiedades mediante técnicas avanzadas de síntesis de materiales puede optimizar la actividad catalítica y la estabilidad.
Modelado computacional :Los enfoques computacionales, como los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT), pueden proporcionar información sobre los mecanismos catalíticos y ayudar a identificar materiales prometedores para una evaluación experimental adicional.
Al considerar estos factores y utilizar una combinación de técnicas experimentales y computacionales, los investigadores pueden seleccionar y desarrollar catalizadores que cumplan con los requisitos específicos de las pilas de combustible y las baterías de metal-aire.
