El subóxido de tungsteno mejora la eficiencia del platino en la producción de hidrógeno
Los investigadores presentaron una nueva estrategia para mejorar la actividad catalítica utilizando subóxido de tungsteno como catalizador de un solo átomo (SAC). Esta estrategia, que mejora significativamente la reacción de evolución del hidrógeno (HER) en el platino metálico (pt) en 16,3 veces, arroja luz sobre el desarrollo de nuevas tecnologías de catalizadores electroquímicos.
Esta es una representación esquemática de la reacción de evolución de hidrógeno (HER) de un pseudo Pt de un solo átomo apoyado por subóxido de tungsteno.
KAIST
El hidrógeno ha sido promocionado como una alternativa prometedora a los combustibles fósiles. Sin embargo, la mayoría de los métodos convencionales de producción industrial de hidrógeno vienen con problemas ambientales, liberando cantidades significativas de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero.
La separación electroquímica del agua se considera un enfoque potencial para la producción de hidrógeno limpio. Pt es uno de los catalizadores más utilizados para mejorar el rendimiento de HER en la división electroquímica del agua, pero el alto coste y la escasez de Pt siguen siendo obstáculos clave para las aplicaciones comerciales masivas.
Los SACs, donde todas las especies metálicas se dispersan individualmente en un material de soporte deseado, han sido identificados como una forma de reducir la cantidad de uso de Pt, ya que ofrecen el máximo número de átomos de Pt expuestos en la superficie.
Inspirado en estudios anteriores, que se centraban principalmente en las ZEC apoyadas por materiales basados en carbono, un equipo de investigación de KAIST dirigido por el profesor Jinwoo Lee del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular investigó la influencia de los materiales de apoyo en el rendimiento de las ZEC.
El profesor Lee y sus investigadores sugirieron el subóxido de tungsteno mesoporoso como un nuevo material de apoyo para el Pt atómicamente disperso, ya que se esperaba que éste proporcionara una alta conductividad electrónica y tuviera un efecto sinérgico con el Pt.
Ellos compararon el desempeño del Pt de un solo átomo soportado por subóxido de carbono y subóxido de tungsteno respectivamente. Los resultados revelaron que el efecto de apoyo se produjo con el subóxido de tungsteno, en el que la actividad de masa de un Pt de un solo átomo soportado por subóxido de tungsteno fue 2,1 veces mayor que la de un Pt de un solo átomo soportado por carbono, y 16,3 veces mayor que la de las nanopartículas de Pt soportadas por carbono.
El equipo indicó un cambio en la estructura electrónica del Pt mediante la transferencia de carga de subóxido de tungsteno a Pt. Este fenómeno fue reportado como resultado de una fuerte interacción entre el Pt y el subóxido de tungsteno.
El rendimiento de HER puede mejorarse no sólo cambiando la estructura electrónica del metal soportado, sino también induciendo otro efecto de soporte, el efecto indirecto, reportó el grupo de investigación. El derrame de hidrógeno es un fenómeno en el que el hidrógeno adsorbido migra de una superficie a otra, y ocurre más fácilmente a medida que el tamaño del Pt se reduce.
Los investigadores compararon el rendimiento de las nanopartículas de un solo átomo de Pt y Pt soportadas por subóxido de tungsteno. El Pt de un solo átomo soportado por subóxido de tungsteno mostró un mayor grado de fenómeno de derrame de hidrógeno, lo que aumentó la actividad de la masa de Pt para la evolución del hidrógeno hasta 10,7 veces en comparación con las nanopartículas de Pt soportadas por subóxido de tungsteno.
El profesor Lee dijo: "Elegir el material de apoyo adecuado es importante para mejorar la electrocatálisis en la producción de hidrógeno. El catalizador de subóxido de tungsteno que usamos para apoyar a Pt en nuestro estudio implica que las interacciones entre el metal bien emparejado y el apoyo pueden mejorar drásticamente la eficiencia del proceso".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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