Un equipo de investigación en Corea ha sintetizado nanopartículas metálicas que pueden mejorar drásticamente el rendimiento de los catalizadores de celdas de combustible de hidrógeno mediante el uso de tecnología de fabricación de semiconductores. El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que el equipo de investigación dirigido por el Dr. Sung Jong Yoo del Centro de Investigación de Celdas de Combustible de Hidrógeno logró sintetizar nanopartículas mediante un método físico en lugar de las reacciones químicas existentes mediante el uso de la tecnología de pulverización catódica. que es una tecnología de deposición de película metálica delgada utilizada en la fabricación de semiconductores.

Las nanopartículas metálicas se han estudiado en varios campos durante las últimas décadas. Recientemente, las nanopartículas de metal han estado atrayendo la atención como un catalizador crítico para las celdas de combustible de hidrógeno y los sistemas de electrólisis de agua para producir hidrógeno. Las nanopartículas metálicas se preparan principalmente mediante reacciones químicas complejas. Además, se elaboran utilizando sustancias orgánicas nocivas para el medio ambiente y el ser humano. Por lo tanto, inevitablemente se incurre en costos adicionales para su tratamiento, y las condiciones de síntesis son desafiantes. Por lo tanto, se requiere un nuevo método de síntesis de nanopartículas que pueda superar las deficiencias de la síntesis química existente para establecer el régimen de energía del hidrógeno.

El proceso de pulverización aplicado por el equipo de investigación de KIST es una tecnología que recubre una fina película de metal durante el proceso de fabricación de semiconductores. En este proceso, el plasma se usa para cortar metales grandes en nanopartículas, que luego se depositan sobre un sustrato para formar una película delgada. El equipo de investigación preparó nanopartículas utilizando "glucosa", un sustrato especial que evitó la transformación de las nanopartículas metálicas en una película delgada mediante el uso de plasma durante el proceso. El método de síntesis utilizó el principio de la deposición física de vapor utilizando plasma en lugar de reacciones químicas. Por lo tanto, las nanopartículas metálicas podrían sintetizarse utilizando este método simple, superando las limitaciones de los métodos de síntesis química existentes.

El desarrollo de nuevos catalizadores se ha visto obstaculizado porque los métodos de síntesis química existentes limitaban los tipos de metales que podían utilizarse como nanopartículas. Además, las condiciones de síntesis deben cambiar según el tipo de metal. Sin embargo, se ha hecho posible sintetizar nanopartículas de metales más diversos a través del método de síntesis desarrollado. Además, si esta tecnología se aplica simultáneamente a dos o más metales, se pueden sintetizar nanopartículas de aleación de varias composiciones. Esto conduciría al desarrollo de catalizadores de nanopartículas de alto rendimiento basados ​​en aleaciones de varias composiciones.

El equipo de investigación de KIST sintetizó un catalizador de nanopartículas de aleación de platino, cobalto y vanadio usando esta tecnología y lo aplicó para la reacción de reducción de oxígeno en electrodos de celdas de combustible de hidrógeno. Como resultado, la actividad del catalizador fue siete y tres veces mayor que la de los catalizadores de aleación de platino y cobalto que se utilizan comercialmente como catalizadores para pilas de combustible de hidrógeno, respectivamente. Además, los investigadores investigaron el efecto del vanadio recién agregado sobre otros metales en las nanopartículas. Descubrieron que el vanadio mejoró el rendimiento del catalizador al optimizar la energía de unión del platino y el oxígeno a través de la simulación por computadora.

El Dr. Sung Jong Yoo de KIST comentó:"A través de esta investigación, hemos desarrollado un método de síntesis basado en un concepto novedoso, que se puede aplicar a la investigación centrada en nanopartículas metálicas para el desarrollo de sistemas de electrólisis de agua, células solares y productos petroquímicos". Añadió:"Nos esforzaremos por establecer una economía de hidrógeno completa y desarrollar tecnología neutra en carbono mediante la aplicación de nanopartículas de aleación con nuevas estructuras, lo que ha sido difícil de implementar, para [desarrollar] tecnologías energéticas ecológicas, incluidas las celdas de combustible de hidrógeno". + Explora más

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