Estado da arte para Pt(111). Voltamograma cíclico (linha preta, eixo esquerdo) e curva de densidade de carga (linha vermelha, eixo direito) para Pt (111) registrado em solução de HClO4 0,1 M a uma taxa de varredura de 50 mV s
−1
. A região em azul corresponde à região de adsorção/dessorção de hidrogênio, a região em verde à dupla camada e a região em laranja ao processo de adsorção/dessorção de hidroxila. Crédito:Comunicação da Natureza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-30241-7
A pesquisa entre a Universidade de Liverpool e a Universidade de Alicante, na Espanha, identificou as espécies de superfície em baixo potencial no principal catalisador de células de combustível, a platina (Pt), que é significativa para o desenvolvimento da tecnologia de células de combustível de hidrogênio.
Em artigo publicado na revista
Nature Communications , pesquisadores do Instituto Stephenson de Energia Renovável (SIRE) da Universidade de Liverpool investigaram a adsorção de espécies OH (ânion hidroxila) em átomos de Pt de baixa coordenação usando uma técnica espectroscópica altamente sensível conhecida como SHINERS (Shell Isolated Nanoparticles for Enhanced Raman Spectroscopy). Usando os métodos SHINERS, eles demonstraram que OH é adsorvido em mais potenciais negativos do que se pensava anteriormente.
Hidrogênio (H
2 ) as células de combustível estão surgindo como a próxima revolução no transporte. Nesses dispositivos, a energia armazenada no hidrogênio reage com o oxigênio do ar para produzir eletricidade que alimenta o veículo elétrico. As células de combustível de hidrogênio usam platina para catalisar as reações dentro delas:a reação de redução do oxigênio e a reação de oxidação do hidrogênio.
Embora carros, ônibus e caminhões movidos a células de combustível já estejam no mercado, o alto custo da platina necessária é uma das principais desvantagens dessa tecnologia. Reduzir a quantidade de platina necessária para as células, ou mesmo substituí-la por um catalisador mais barato e mais eficiente, requer um profundo conhecimento, em nível molecular, de como as reações nas células a combustível na superfície da platina.
Até agora, assumia-se que a superfície da platina estava "limpa" de outras espécies nos potenciais em que as reações ocorrem. No entanto, este estudo demonstrou que os ânions hidroxila são adsorvidos na superfície da platina em potenciais muito baixos, o que tem um impacto significativo no entendimento de como ocorre a reação de redução de oxigênio e na busca de catalisadores mais eficientes para essa reação.
Para obter estes resultados utilizaram uma combinação de técnicas electroquímicas concebidas para distinguir entre os diferentes processos que ocorrem na superfície e a espectroscopia Raman, utilizando um desenvolvimento muito recente que permitiu a detecção, pela primeira vez, do anião hidroxilo adsorvido.
Julia Fernández Vidal, Ph.D. estudante com SIRE, liderou as medições Raman avançadas. Ela disse:"Através de investigações eletroquímicas e espectroscópicas sistemáticas, observamos o sinal espectral para adsorção de OH. O método SHINERS é uma técnica muito poderosa, pois permite a detecção da monocamada molecular na superfície do eletrodo, e que podemos observar isso experimentalmente é bastante notável e muito emocionante."
O artigo, "Investigando a presença de espécies adsorvidas em etapas de Pt em baixos potenciais", foi publicado na
Nature Communications .
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