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Electrocatalysis on Model Interfaces

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La complejidad del proceso de catálisis

Las reacciones catalíticas son fundamentales en muchas e importantes aplicaciones industriales y comerciales. Gracias a un nuevo estudio de los mecanismos de catálisis in situ en superficies monocristalinas será posible lograr avances en la tecnología de las pilas de combustible y abaratar mucho los costes.

Tecnologías industriales

El catalizador se une de forma reversible a uno o más reactivos y, sin consumirse, permite que la reacción tenga lugar. Entonces los catalizadores se encuentran disponibles para unirse nuevamente, lo que acelera la velocidad de reacción y amplifica la producción. El mecanismo de llave y cerradura busca ser altamente específico, pues los reactivos se enfrentan con la competencia de otros compuestos químicos de estructura similar. Es fundamental comprender esta competencia molecular para encontrar catalizadores menos costosos que puedan servir en pilas de combustible respetuosas con el medio ambiente. Con un nuevo proyecto financiado por la Unión Europea, «Electrocatalysis on model interfaces» (ELCAMI), se estudió la espectroscopia infrarroja/Raman in situ avanzada para analizar la estructura y reactividad local en un novedoso cátodo a base de paladio (Pd). Los científicos compararon cuatro tipos de plataformas de Pd para pilas de combustible con membranas electrolíticas poliméricas a bajas temperaturas (LT-PEMFC) como alternativa al costoso platino convencional. El proyecto se concentró en la reacción de reducción del oxígeno (RRO) en el cátodo. Estos estudios dan indicios de una nueva función de los adsorbatos alcohólicos (-OH) y los óxidos de superficie en la cinética de la RRO. Se trata de compuestos que compiten con el oxígeno molecular por los sitios activos del catalizador. Los investigadores realizaron estudios in situ de las superficies monocristalinas que les permitieron avanzar mucho en la comprensión de los procesos de oxidación y reducción fundamentales para la electrocatálisis. Sus resultados brindaron información muy importante sobre la electroquímica de los cátodos de Pd para producir LT-PEMFC rentables. En un contexto más amplio, los investigadores demostraron la viabilidad de los monocristales en los experimentos de espectroscopia infrarroja/Raman in situ para explicar las relaciones que dependen de la estructura en el proceso de catálisis. La tecnología y las recomendaciones asociadas de ELCAMI para las mediciones experimentales de la catálisis parecen conducir a una nueva era de descubrimientos e innovación. El futuro se antoja más auspicioso con esta forma de energía más limpia y rentable.

Palabras clave

Catalizador, monocristal, pilas de combustible, infrarrojo/Raman, espectroscopia, cátodos, LT- PEMFC, reacción de reducción de oxígeno, adsorbato alcohólico

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