{"id":1706,"date":"2019-05-22T02:47:38","date_gmt":"2019-05-22T02:47:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-electrochemical-characterization-of-catalytic-materials\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:07","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:07","slug":"electrochemical-characterization-of-catalytic-materials","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/caracterizacion-electroquimica-de-materiales-cataliticos\/","title":{"rendered":"Caracterizaci\u00f3n electroqu\u00edmica de materiales catal\u00edticos."},"content":{"rendered":"
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La tecnolog\u00eda de reacci\u00f3n electrocatal\u00edtica es uno de los m\u00e9todos clave que impulsan estas v\u00edas de conversi\u00f3n de energ\u00eda y purificaci\u00f3n ambiental.<\/div>\n
En los \u00faltimos a\u00f1os, con el desarrollo de la sociedad y el progreso de la humanidad, los problemas ambientales y energ\u00e9ticos cada vez m\u00e1s graves se han convertido en un problema mundial que debe resolverse con urgencia. Las personas est\u00e1n comprometidas con el uso efectivo de nuevas fuentes de energ\u00eda y m\u00e9todos de purificaci\u00f3n del medio ambiente a largo plazo. Los m\u00e9todos de investigaci\u00f3n efectivos actuales para promover la conversi\u00f3n de energ\u00eda y la purificaci\u00f3n ambiental involucran muchas direcciones, como el desarrollo de celdas de combustible, producci\u00f3n de hidr\u00f3geno, recursos de CO2, conversi\u00f3n catal\u00edtica org\u00e1nica de gases de escape. Los m\u00e9todos de prueba electroqu\u00edmicos como gu\u00eda te\u00f3rica proporcionan un medio racional de interpretaci\u00f3n para el desarrollo del rendimiento del electrocatalizador. Este art\u00edculo resume los m\u00e9todos de prueba electroqu\u00edmicos com\u00fanmente utilizados en varias reacciones electroqu\u00edmicas.<\/div>\n
Figura 1 Proceso electrocatal\u00edtico de conversi\u00f3n de energ\u00eda sostenible<\/div>\n

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1.voltametr\u00eda c\u00edclica<\/h2>\n
La voltametr\u00eda c\u00edclica (CV) es el m\u00e9todo de investigaci\u00f3n m\u00e1s utilizado para evaluar sistemas electroqu\u00edmicos desconocidos. Se obtiene principalmente controlando el potencial del electrodo a diferentes velocidades y escaneando una o m\u00e1s veces con una forma de onda triangular a lo largo del tiempo. Curva de potencial actual (iE). Diferentes reacciones de reducci\u00f3n y oxidaci\u00f3n pueden ocurrir alternativamente en los electrodos en diferentes rangos potenciales. La reversibilidad de la reacci\u00f3n del electrodo se puede juzgar de acuerdo con la forma de la curva; Los picos de adsorci\u00f3n y desorci\u00f3n de los reactivos pueden usarse para evaluar el electrocatalizador de acuerdo con el rango de potencial espec\u00edfico. El \u00e1rea catal\u00edticamente activa tambi\u00e9n se puede utilizar para obtener informaci\u00f3n \u00fatil sobre reacciones complejas de electrodos.<\/div>\n
Figura 1.1 An\u00e1lisis de la curva de respuesta potencial actual<\/div>\n

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Como se muestra en la figura 1.1, el potencial de la primera mitad se escanea hacia el c\u00e1todo, y la sustancia electroactiva se reduce en el electrodo para generar una onda de reducci\u00f3n. Cuando se explora el potencial de la segunda mitad hacia el \u00e1nodo, el producto de reducci\u00f3n se oxida nuevamente sobre el electrodo para generar una onda de oxidaci\u00f3n. Dos par\u00e1metros \u00fatiles de la curva iE de voltametr\u00eda c\u00edclica son la relaci\u00f3n de corriente m\u00e1xima ipa \/ ipc y la diferencia de potencial m\u00e1xima Epa-Epc. Para la onda Nernst del producto estable, la relaci\u00f3n de corriente m\u00e1xima ipa \/ ipc = 1, independiente de la velocidad de exploraci\u00f3n, el coeficiente de difusi\u00f3n y el potencial de conmutaci\u00f3n. Cuando se detiene la exploraci\u00f3n del c\u00e1todo, la corriente se degrada a 0 y luego se invierte la exploraci\u00f3n. La curva iE obtenida es exactamente la misma que la curva del c\u00e1todo, pero se dibuja en la direcci\u00f3n opuesta de la coordenada I y la coordenada E. La relaci\u00f3n ipa \/ ipc se desv\u00eda de 1, lo que indica que el proceso del electrodo no es un proceso de reacci\u00f3n totalmente reversible que implique una cin\u00e9tica homog\u00e9nea u otras complicaciones. La altura del pico de reacci\u00f3n y el \u00e1rea del pico pueden usarse para estimar par\u00e1metros del sistema tales como la concentraci\u00f3n de especies electroactivas o la constante de velocidad de la reacci\u00f3n homog\u00e9nea acoplada. Sin embargo, la curva CV no es un m\u00e9todo cuantitativo ideal, y su uso poderoso se basa m\u00e1s en su capacidad de evaluaci\u00f3n cualitativa semicuantitativa.<\/div>\n

2.voltametr\u00eda de pulso<\/h2>\n
La voltamperometr\u00eda de pulso es un m\u00e9todo de medici\u00f3n electroqu\u00edmica basado en el comportamiento de los electrodos polarogr\u00e1ficos. Se utiliza para estudiar el proceso redox en diversos medios, la adsorci\u00f3n de materiales de superficie en materiales catal\u00edticos y el mecanismo de transferencia de electrones en la superficie de electrodos modificados qu\u00edmicamente. La detecci\u00f3n es especialmente efectiva. La voltamperometr\u00eda de pulso incluye voltamperometr\u00eda escalonada, voltamperometr\u00eda de pulso convencional, voltamperometr\u00eda de pulso diferencial y voltamperometr\u00eda de onda cuadrada dependiendo de la forma en que se escanea el voltaje. Entre ellos, la voltamperometr\u00eda de pasos es similar al m\u00e9todo de barrido potencial, y la respuesta de la mayor\u00eda de los sistemas a voltamperios de paso de resoluci\u00f3n m\u00e1s alta (\u0394E <5 mV) es muy similar a los resultados del experimento de exploraci\u00f3n lineal de la misma velocidad de exploraci\u00f3n.<\/div>\n

3. espectroscop\u00eda de impedancia electroqu\u00edmica<\/h2>\n
La espectroscop\u00eda de impedancia electroqu\u00edmica es aplicar una se\u00f1al el\u00e9ctrica perturbada al sistema electroqu\u00edmico. A diferencia del m\u00e9todo de exploraci\u00f3n lineal, el sistema electroqu\u00edmico est\u00e1 muy lejos del estado de equilibrio, y luego se observa la respuesta del sistema, y las propiedades electroqu\u00edmicas del sistema se analizan mediante la se\u00f1al el\u00e9ctrica de respuesta. La espectroscop\u00eda de impedancia electroqu\u00edmica a menudo se usa para analizar, evaluar la reacci\u00f3n de ORR en celdas de combustible PEM, caracterizar la p\u00e9rdida de difusi\u00f3n en la superficie del material catal\u00edtico, estimar la resistencia \u00f3hmica y las caracter\u00edsticas de la impedancia de transferencia de carga y la capacidad de doble capa para evaluar y optimizar El conjunto de electrodos de membrana.<\/div>\n
El espectro de impedancia generalmente se dibuja en forma de un diagrama de Bode y un diagrama de Nyquist. En el diagrama de Bode, la magnitud y la fase de la impedancia se representan en funci\u00f3n de la frecuencia; En el diagrama de Nyquist, la parte imaginaria de la impedancia se representa en cada punto de frecuencia en relaci\u00f3n con la parte real. El arco de alta frecuencia refleja la combinaci\u00f3n de la capacitancia de doble capa de la capa de catalizador, la impedancia efectiva de transferencia de carga y la resistencia \u00f3hmica, que refleja la impedancia producida por la transferencia de masa. Para un sistema dado, las dos regiones a veces no est\u00e1n bien definidas.<\/div>\n
Figura 3.1 Espectro de impedancia del sistema electroqu\u00edmico<\/div>\n

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La figura 3.1 muestra las caracter\u00edsticas extremas del control cin\u00e9tico y el control de transferencia de masa. Sin embargo, para cualquier sistema dado, las dos regiones probablemente no est\u00e1n bien definidas. El factor determinante es la relaci\u00f3n entre la resistencia de transferencia de carga y la impedancia de transmisi\u00f3n. Si el sistema qu\u00edmico es lento en cin\u00e9tica, mostrar\u00e1 un Rct grande, que parece tener una regi\u00f3n de frecuencia muy limitada. Cuando el sistema es din\u00e1mico, la transferencia de material siempre juega un papel principal, y las \u00e1reas semicirculares son dif\u00edciles de definir.<\/div>\n

4. cronoamperometr\u00eda<\/h2>\n
El m\u00e9todo de cronoamperometr\u00eda es un m\u00e9todo de control transitorio que se puede utilizar para evaluar la adsorci\u00f3n y difusi\u00f3n de la superficie del catalizador. La curva de cronoamperometr\u00eda se obtiene aplicando un paso potencial al sistema electroqu\u00edmico para medir el cambio de la se\u00f1al de respuesta actual a lo largo del tiempo. Cuando se da un paso potencial, la forma de onda b\u00e1sica se muestra en la Figura 4.1 (a), y la superficie del electrodo s\u00f3lido se analiza con un material electroactivo. Despu\u00e9s de que se aplica el paso potencial, las especies electroactivas cerca de la superficie del electrodo se reducen primero a un radical ani\u00f3nico estable, que requiere una gran corriente ya que el proceso ocurre inmediatamente en el instante del paso. La corriente que fluye posteriormente se usa para mantener las condiciones bajo las cuales el material activo de la superficie del electrodo se reduce por completo. La reducci\u00f3n inicial provoca un gradiente de concentraci\u00f3n (es decir, concentraci\u00f3n) entre la superficie del electrodo y la soluci\u00f3n a granel, y el material activo comienza a difundirse continuamente hacia la superficie y al electrodo. El material activo en la superficie se reduce completamente de inmediato. El flujo de difusi\u00f3n, es decir, la corriente, es proporcional al gradiente de concentraci\u00f3n de la superficie del electrodo. Sin embargo, se observa que a medida que avanza la reacci\u00f3n, el material activo en la soluci\u00f3n a granel se difunde continuamente hacia la superficie del electrodo, haciendo que la regi\u00f3n del gradiente de concentraci\u00f3n se extienda gradualmente hacia la soluci\u00f3n a granel, y el gradiente de concentraci\u00f3n superficial del electrodo s\u00f3lido gradualmente se vuelve m\u00e1s peque\u00f1o (agotado) y la corriente cambia gradualmente. peque\u00f1a. La distribuci\u00f3n de la concentraci\u00f3n y la corriente frente al tiempo se muestran en la Figura 4.1 (b) y la Figura 4.1 (c).<\/div>\n
Figura 4.1 (a) Forma de onda experimental escalonada, el reactivo O no reacciona al potencial E1, se reduce a E2 a la velocidad l\u00edmite de difusi\u00f3n; (b) distribuci\u00f3n de concentraci\u00f3n en diferentes momentos; (c) curva de corriente versus tiempo<\/div>\n

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5. tecnolog\u00eda de electrodos de disco giratorio<\/h2>\n
La tecnolog\u00eda de electrodo de disco giratorio (RDE) es muy \u00fatil para estudiar la reacci\u00f3n homog\u00e9nea acoplada de la superficie del catalizador, de modo que la reacci\u00f3n electroqu\u00edmica en la superficie del catalizador se lleva a cabo bajo una condici\u00f3n de estado relativamente estable. RDE puede controlar sustancias con difusi\u00f3n m\u00e1s lenta, como el gas que se difunde f\u00e1cilmente en la soluci\u00f3n, reduciendo la influencia de la capa de difusi\u00f3n en la distribuci\u00f3n de densidad de corriente. Por lo tanto, se obtiene una densidad de corriente estable, que est\u00e1 en un estado estable aproximado, lo que es beneficioso para el proceso de an\u00e1lisis electroqu\u00edmico; RDE puede controlar la velocidad a la que el electrolito alcanza la superficie del electrodo ajustando la velocidad de rotaci\u00f3n y medir los par\u00e1metros del proceso de reacci\u00f3n electrocatal\u00edtica a diferentes velocidades de rotaci\u00f3n. an\u00e1lisis.<\/div>\n
A medida que los humanos se interesan m\u00e1s en el desarrollo de electrocatalizadores avanzados para la conversi\u00f3n de energ\u00eda limpia, adem\u00e1s de enfatizar el uso de algunos m\u00e9todos b\u00e1sicos para la caracterizaci\u00f3n de reacciones electrocatal\u00edticas, se necesita un examen m\u00e1s detallado de los pasos elementales de cada reacci\u00f3n para determinar la combinaci\u00f3n involucrada. intermedios, la superficie del intermedio y la energ\u00eda de cada paso de reacci\u00f3n elemental. El estudio de los m\u00e9todos electroqu\u00edmicos a\u00fan requiere muchos detalles sobre la interfaz electrodo-electrolito que no se conoce hasta ahora, como la cin\u00e9tica y las barreras de reacci\u00f3n involucradas en los pasos elementales clave de la transferencia de protones \/ electrones; cerca de solventes, cationes e interfaces de reacci\u00f3n. La descripci\u00f3n del estado at\u00f3mico a nivel molecular del ani\u00f3n; y los m\u00e9todos de adquisici\u00f3n de se\u00f1al en tiempo real m\u00e1s r\u00e1pidos y eficientes en todo el proceso de reacci\u00f3n electroqu\u00edmica todav\u00eda est\u00e1n a la vanguardia de las reacciones electrocatal\u00edticas. En resumen, el estudio en profundidad de los m\u00e9todos de caracterizaci\u00f3n electroqu\u00edmica proporciona una estrategia orientadora para el desarrollo de nuevos sistemas catal\u00edticos de alta eficiencia.<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Electrocatalytic reaction technology is one of the key methods driving these energy conversion and environmental purification pathways. In recent years, with the development of society and the progress of mankind, increasingly serious energy and environmental problems have become a worldwide problem that needs to be solved urgently. People are committed to the effective use of…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-1706","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1706","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1706"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1706\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1706"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1706"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1706"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}