Electrooxidación de etanol en medio alcalino sobre catalizadores soportados Au-Pd/C tipo núcleo-envoltura

Abstract

Las celdas de combustible de etanol directo (DEFCs) han mostrado ser una buena alternativa para reducir las emisiones de CO2 en comparación a los actuales motores de combustión interna. Una de las partes que limitan la eficiencia de estos dispositivos son los materiales catalíticos para la oxidación de etanol. En este trabajo de investigación se prepararon los catalizadores soportados Au-Pd/C en una conformación metálica tipo núcleo-envoltura y se estudiaron las propiedades catalíticas de estos materiales hacia la oxidación de etanol en medio alcalino. Se pudo encontrar que los catalizadores con menor contenido de paladio mostraron un incremento en la velocidad de reacción, mostrándose una mayor densidad de corriente obtenida y un menor sobrepotencial de oxidación de etanol. A la vez se pudo encontrar parámetros de estabilidad catalítica tanto mecánica como hacia el envenenamiento por moléculas como el COads. Finalmente, se monitoreo mediante FTIR in-situ los productos involucrados en la oxidación de etanol, proponiéndose un mecanismo a bajos y altos potenciales que muestran como paso determinante de la velocidad de reacción a la interacción de los iones OH- y especies etoxido adsorbidas en la superficie del catalizador.

Fuel cells direct ethanol (DEFCs) have been shown to be a good alternative to reduce CO2 emissions compared to current internal combustion engines. One of the parts that limit these devices are efficient catalytic materials for the oxidation of ethanol. In this research supported catalysts Au-Pd/C in a core-shell conformation were prepared and the catalytic properties of these materials for the oxidation of ethanol in alkaline medium were studied. We were able to find that the catalyst with lower amount of palladium showed an increase in the reaction rate, having a higher current density obtained and lowest overpotential ethanol oxidation. Also, catalytic stability parameters such as mechanical and of poisoning with CO molecules were found. Finally, we monitored by FTIR in-situ products involved in the oxidation of ethanol, proposing one mechanism at low and high potentials showing how determining step reaction rate to the interaction of OH- ions and ethoxide adsorbed species on the surface catalyst.