Síntesis de partículas nanoestruturadas con actividad electrocatalítica para la reacción de evolución de hidrógeno

Abstract

RESUMEN: La actividad electrocatalítica para la reacción de evolución de hidrógeno, REH, de materiales nanométricos base cobalto sintetizados por molienda mecánica de alta energía, fue estudiada para su aplicación en electrolizadores tipo PEM. Los electrocatalizadores sintetizados fueron caracterizados estructuralmente mediante difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido y su composición fue establecida mediante un análisis elemental por espectroscopia de dispersión de energía. La actividad electrocatalítica de los materiales se evaluó en medio ácido mediante las técnicas de polarización lineal y espectroscopia de impedancia electroquímica. Los polvos de Co80Ru20 y Co80Ru15Pt5 sintetizados formaron aglomerados de 1-7 micras los cuales están constituidos por partículas menores a los 100 nanómetros. Se estableció la presencia de Fe proveniente del desgaste del medio de molienda. Los parámetros cinéticos para la REH obtenidos del análisis de los datos de polarización e impedancia mostraron que ambos materiales presentan un buen desempeño como electrocatalizadores para la REH, siendo el mejor el sistema Co80Ru15Pt5. Las pendientes catódicas de Tafel fueron de 42.8 y 30.4 mVdec-1, respectivamente, lo cual indica que el mecanismo de reacción para ambos materiales fue diferente, Volmer-Heyrovsky para el Co80Ru20 y Volmer-Tafel para el Co80Ru15Pt5. ABSTRACT: The electrocatalytic activity for hydrogen evolution reaction (HER) of cobalt based nanomaterials synthesized by high energy mechanical milling was studied to use in PEM electrolysers. The synthesized electrocatalysts were characterized structurally by means of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and their composition was established by means of energy dispersive spectroscopy. The electrocatalytic activity of the materials in acid medium was evaluated by means of linear polarization technique and electrochemical impedance spectroscopy. The synthesized powders of Co80Ru20 and Co80Ru15Pt5 formed agglomerates of 1-7 microns, constituted by particles smaller than 100 nanometers. The presence of iron was established from wear of grinding medium. The kinetic parameters for the HER obtained from analysis of polarization and impedance data showed that both materials exhibit good performance as electrocatalysts toward the HER, the material with the best performance is the system Co80Ru20Pt5. Cathodic Tafel slopes were of 42.8 and 30.4 mVdec-1, respectively, indicating that the mechanism of reaction of both materials was different, Volmer-Heyrovsky for Co80Ru20 and Volmer-Tafel for Co80Ru015Pt5.