Proyectos
DESARROLLO DE ELECTRODOS CON ESTRUCTURA MODIFICADA APLICADOS EN LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO
Resumen
La combustión del hidrógeno empleado en las celdas de combustible genera agua y libera gran cantidad de energía pero su generación mediante la electrolisis básica del agua no es competitiva por los costos energéticos asociados al sobrepotencial de hidrógeno, es necesario mejorar los electrodos que se emplean. El desempeño de estos electrocatalizadores depende de la naturaleza química y la morfología y las características estructurales de su superficie, las cuales pueden manipularse durante el método de preparación y más aún cuando la superficie del electrodo está recubierta por una capa metálica que puede comportarse como activador en el proceso electroquímico. Los metales que operan con altos valores de corriente sin que implique un aumento significativo en el sobrepotencial de hidrógeno con los nobles como el platino y rutenio, desafortunadamente su costo y disponibilidad limitan la aplicación. Existen metales más económicos pero con poca resistencia a la corrosión y alta pasividad frente a las condiciones de reacción, sin embargo el Ni presenta buena resistencia a la corrosión y también buena actividad catalítica en procesos electroquímicos, algunos estudios reportan buen desempeño de electrodos de Ni incluso de Co en la electrolisis básica del agua que permiten considerarlos como electrocatalizadores, esta característica se mejoraría si se efectúan modificaciones para obtener una superficie porosa y rugosa favorables para la HER. Una alteración superficial puede ser un recubrimiento que contenga Ti, Mo o W, estos metales poseen características electrolíticas interesantes como catalizadores. No hay evidencia clara del desempeño de electrodos de metales de transición con superficie modificada en la HER, ni la información suficiente para conocer los efectos simples y cruzados de las variables que interviene en el reactor electroquímico para predecir una respuesta en cuanto al avance de reacción en la evolución de hidrógeno. Este proyecto persigue esclarecer conocimiento para formular soluciones a problemas interdisciplinarios y que puedan ser aplicados al contexto industrial en el campo de la electroquímica, particularmente a través de la síntesis y estudio la aplicación de electrocatalizadores con propiedades de superficie manipuladas en la producción de hidrógeno a partir de la electrolisis básica del agua. Para esto, la metodología propuesta en el proyecto comprende la síntesis y caracterización de cada uno de los componentes del electrocatalizador, determinación de la actividad catalítica de cada uno de los catalizadores preparados, el estudio electrocatalítico de la reacción y la determinación de la evolución de hidrógeno. Los soportes escogidos son grafito y niquel cada uno con recubrimientos conformados por Ni-Cu, Ni-Mo, Ni-Mn. El proceso de deposición de la especie activa sobre el sustrato será gobernado mediante el control de las siguientes variables: concentración inicial y pH de la solución salina, tiempo de deposición, temperatura, densidad de corriente y tiempo de deposición. Las técnicas necesarias para la caracterización de los materiales y evaluación de la celda electroquímica son: microscopia electrónica de barrido, energía dispersiva de rayos X, difracción de rayos X, Voltamperometría cíclica y espectroscopia de impedancia electroquímica.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA DEL PROGRAMA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, LA CREACIÓN Y LA INNOVACIÓN EN POSGRADOS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2013-2015
Modalidad:Modalidad 2: Nuevos proyectos de investigación, creación o innovación
Responsable