Estudio de electrocatalizadores nanocompuestos polipirrol-cobalto-platino soportados sobre nanotubos de carbón para la reducción de oxígeno /
García Rosado, Ismael Jesús
Estudio de electrocatalizadores nanocompuestos polipirrol-cobalto-platino soportados sobre nanotubos de carbón para la reducción de oxígeno / Ismael Jesús García Rosado - x, 68 p. : il. ; 28 cm.
Tesis (Maestría en Ciencias en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2012.
Incluye referencias bibliográficas
La reacción de reducción de oxígeno (RRO) que ocurre en el cátodo de una celda de combustible PEM representa gran parte de las pérdidas de voltaje en el sistema, por ser la reacción más lenta. El uso tradicional de materiales catalíticos basados en platino, de alto costo, es uno de los obstáculos para la introducción exitosa de las celdas de combustible PEM en el mercado energético, por lo que existe gran interés en producir materiales alternativos y reducir el uso del platino. En este proyecto, nanopartículas de polipirrol fueron sintetizadas por polimerización química oxidativa, modificadas con cobalto y/o platino, y soportadas sobre nanotubos de carbón de pared múltiple (MWCNT). Se realizó una caracterización electroquímica y físico-química de los materiales obtenidos, así como su evaluación de eficiencia para la RRO. Materiales compuestos con diferente carga de polímero fueron preparados, con y sin cobalto y/o platino, usando diferentes técnicas para la modificación (reducción de sales y mediante el carbonilo). MWCNT comerciales fueron comparados con MWCNT sintetizados con la técnica de deposición de vapor químico. Basados en los resultados, se concluye que los MWCNT comerciales y los sintetizados son térmicamente estables. Posteriormente en el nanocompuesto, tuvieron un potencial de RRO similar en las pruebas electroquímicas. Mediante microscopia electrónica de barrido se observaron nanopartículas de polipirrol de tamaño alrededor de 50-1 OOnm; sin embargo existen sitios de aglomeración en el nanocompuesto. A partir de pruebas de electrodo de disco rotatorio, se determinó que un aumento del contenido de polipirrol en el nanocompuesto resulta en una tendencia hacia la reducción de 02 por el mecanismo de transferencia de 2 electrones. En pruebas de remoción de CO (CO-stripping en inglés), se observó que con bajos contenidos de polímero (5wt por ciento y 10wt por ciento) en el nanocompuesto, el área electroquímicamente activa del platino no fue afectada de manera significativa. Pruebas en celda PEM fueron realizadas para ensambles membrana-electrodos preparados con nanocompuestos seleccionados de 20wt por ciento de platino, observando que para muestras con 50wt por ciento de polipirrol el desempeño de la celda disminuye en un 74 por ciento comparado con el nanocompuesto sin polipirrol.
CELDAS DE COMBUSTIBLE
ENERGIA RENOVABLE
Estudio de electrocatalizadores nanocompuestos polipirrol-cobalto-platino soportados sobre nanotubos de carbón para la reducción de oxígeno / Ismael Jesús García Rosado - x, 68 p. : il. ; 28 cm.
Tesis (Maestría en Ciencias en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2012.
Incluye referencias bibliográficas
La reacción de reducción de oxígeno (RRO) que ocurre en el cátodo de una celda de combustible PEM representa gran parte de las pérdidas de voltaje en el sistema, por ser la reacción más lenta. El uso tradicional de materiales catalíticos basados en platino, de alto costo, es uno de los obstáculos para la introducción exitosa de las celdas de combustible PEM en el mercado energético, por lo que existe gran interés en producir materiales alternativos y reducir el uso del platino. En este proyecto, nanopartículas de polipirrol fueron sintetizadas por polimerización química oxidativa, modificadas con cobalto y/o platino, y soportadas sobre nanotubos de carbón de pared múltiple (MWCNT). Se realizó una caracterización electroquímica y físico-química de los materiales obtenidos, así como su evaluación de eficiencia para la RRO. Materiales compuestos con diferente carga de polímero fueron preparados, con y sin cobalto y/o platino, usando diferentes técnicas para la modificación (reducción de sales y mediante el carbonilo). MWCNT comerciales fueron comparados con MWCNT sintetizados con la técnica de deposición de vapor químico. Basados en los resultados, se concluye que los MWCNT comerciales y los sintetizados son térmicamente estables. Posteriormente en el nanocompuesto, tuvieron un potencial de RRO similar en las pruebas electroquímicas. Mediante microscopia electrónica de barrido se observaron nanopartículas de polipirrol de tamaño alrededor de 50-1 OOnm; sin embargo existen sitios de aglomeración en el nanocompuesto. A partir de pruebas de electrodo de disco rotatorio, se determinó que un aumento del contenido de polipirrol en el nanocompuesto resulta en una tendencia hacia la reducción de 02 por el mecanismo de transferencia de 2 electrones. En pruebas de remoción de CO (CO-stripping en inglés), se observó que con bajos contenidos de polímero (5wt por ciento y 10wt por ciento) en el nanocompuesto, el área electroquímicamente activa del platino no fue afectada de manera significativa. Pruebas en celda PEM fueron realizadas para ensambles membrana-electrodos preparados con nanocompuestos seleccionados de 20wt por ciento de platino, observando que para muestras con 50wt por ciento de polipirrol el desempeño de la celda disminuye en un 74 por ciento comparado con el nanocompuesto sin polipirrol.
CELDAS DE COMBUSTIBLE
ENERGIA RENOVABLE