EVALUACIÓN DEL EFECTO DEL CONTENIDO DE CuO EN LA RESPUESTA ELECTROCATALÍTCA DE Pt PARA LA OXIDACIÓN DE GLICEROL EN MEDIO ALCALINO
Resumen
Los estudios sobre las celdas de combustible con electrolito alcalino alimentadas con
glicerol han cobrado gran interés en la actualidad debido a la posibilidad de obtener
tanto energía eléctrica “limpia” como productos de elevado valor agregado. Sin
embargo, el cuello de botella para el desarrollo masivo de esta tecnología está
relacionado con la actividad moderada y la selectividad pobre de los catalizadores
anódicos comerciales. En este sentido es necesario desarrollar catalizadores con bajo
contenido de metales nobles y con buena selectividad ya sea para oxidar al alcohol a
CO2 o para obtener un producto de reacción específico. El objetivo principal de este
trabajo es el de evaluar el efecto del agregado de CuO en la respuesta electrocatalítica
de Pt para la oxidación de glicerol en medio alcalino. Es por ello que en este trabajo se
sintetizaron catalizadores soportados Pt-CuO(x)/C, con diferente contenido del óxido y
un 10 % p/p de metal noble, a partir de un procedimiento en dos etapas: i) síntesis de
partículas de CuO de 4 nm por el método de precipitación/pirólisis, y ii) síntesis de
partículas de Pt de entre 2 y 3,5 nm sobre un soporte híbrido constituido por diferentes
cantidades de CuO y carbón Vulcan XC-72R oxidado, por el método de polioles
asistido por pulsos de microondas. Los catalizadores fueron caracterizados por EDX,
TEM y HR-TEM, ICP-OES, XPS y XRD. Se determinaron contenidos de Cu en los
catalizadores de 15, 21 y 41 % at. en relación a Pt, esto es contenidos de entre 2 y 9
% p/p de CuO en carbón. La presencia de CuO induce compresión en la red cristalina
del Pt, y además genera una modificación apreciable en la estructura electrónica del
platino. La actividad electrocatalítica de los diferentes materiales sintetizados fue
evaluada por voltamperometría cíclica y cronoamperometría en soluciones 0,1 M
Glicerol en 0,1 M NaOH. Se determinó que el catalizador que presentó mejores
propiedades electrocatalíticas en términos de potencial de inicio de reacción y de
actividad es el que contiene 41 % at. de Cu (PC41), seguido por el que contiene 21 %
at. (PC21), el que contiene 15 % at. (PC15) y Pt/C. El potencial de inicio de reacción
se desplazó entre 73 y 123 mV hacia potenciales más negativos para los catalizadores
Pt-CuO(x)/C con respecto al catalizador monometálico Pt/C, indicando que la reacción
de oxidación del alcohol se encuentra facilitada por la presencia de las partículas del
óxido metálico. Por otro lado, los catalizadores bimetálicos PC41, PC21 y PC15
presentaron actividades catalíticas 2,23; 1,83 y 1,68 veces mayores que la
desarrollada por el catalizador Pt/C en condiciones potencioestáticas a un potencial
similar al de funcionamiento de una celda de combustible. El comportamiento
mejorado del sistema Pt-CuO(x)/C con respecto a Pt/C puedo ser racionalizado en
términos de los efectos estructurales y electrónicos inducidos por las partículas de
CuO sobre las de Pt, a la presencia de especies hidroxiladas que favorecen la
oxidación del alcohol mediante el mecanismo bifuncional y a una mayor área
superficial electroactiva generada por la mejor dispersión de las partículas de Pt sobre los soportes híbridos.
