Resumen de Caracterización estructural y electroquímica de electrocatalizadores para pilas de combustible de electrolito polimérico
Amado Andrés Velázquez Palenzuela
Los materiales de las pilas de combustible siguen siendo aún objeto de investigación intenso con la intención de disminuir su coste y aumentar sus prestaciones. El hidrógeno obtenido mediante reformado de hidrocarburos sigue siendo la vía más barata para su obtención, pero se halla contaminado por trazas de CO que envenenan el Pt que actúa de catalizador en las pilas de combustible de electrolito polimérico (PEFC). También se produce envenenamiento del Pt cuando se utiliza metanol y etanol como combustible en las pilas de metanol directo (DMFC) o de etanol directo (DEFC). La opción preferida es utilizar aleaciones de Pt-Ru, que por efecto bifuncional y electrónico disminuyen el potencial de oxidación del CO y de los derivados del metanol y etanol, habilitando así los centros activos para la oxidación del hidrógeno. En esta tesis se ha realizado el análisis electroquímico de la influencia del ionómero sobre la actividad de catalizadores comerciales de Pt-Ru, soportados sobre carbón y sin soporte carbonoso, para la oxidación del H2 y CO, así como para la reducción del oxígeno sobre el Pt, trabajo que se complementa con el estudio estructural de alta resolución para conocer su composición y especiación. Por otra parte, se ha estudiado la cinética de la oxidación del metanol y del CO sobre catalizadores de Pt-Ru comerciales modificados mediante tratamientos de potencial y también caracterizados estructuralmente. Se han modificado electrocatalizadores nanoparticulados de Pt soportados sobre carbón con especies de Ru depositadas de forma espontánea y forzada con H2 para estudiar su efecto catalítico sobre la oxidación del CO, del metanol y del etanol, acompañándose también de su estudio estructural para conocer su composición y especiación. Finalmente se han sintetizado nuevos electrocatalizadores para la reducción del oxígeno basados en complejos nitrogenados de hierro soportados sobre negro de carbón y sometidos a un tratamiento térmico a diferentes temperaturas. Los resultados de esta tesis muestran las posibilidades de avance en las direcciones apuntadas, evidenciando las condiciones de formación del óxido de Ru hidratado, por tratamientos de potencial y deposición no electrolítica, con muchas variables susceptibles de variación, que se suma al papel del Ru para facilitar la oxidación del CO y de los derivados de dichos alcoholes, así como las posibilidades de uso de electrocatalizadores no basados en metales nobles.
