Elektrokatalysatoren

En elektrokatalysator er en katalysator, der deltager i en elektrokemisk reaktion. Modificeret katalysatormaterialer og øge hastigheden af ​​kemiske reaktioner uden at blive forbrugt i processen. Elektrokatalysatorerne er en særlig form for katalysatorer, som virker på elektrodeoverfladerne eller kan være selve overfladen af ​​elektroden. En elektrokatalytiske kan være heterogen, såsom en platin overflade eller nanopartikler, eller som en homogen eller et enzymkompleks. Elektrokatalysatoren støtte elektronoverførsel mellem elektroden og reagenser og / eller letter kemisk mellemprodukt ved en fuldstændig transformation beskrevet semirreación.

Kontekst

Der er flere måder at mange transformationer forekommer. For eksempel brint og ilt kombineres for at danne vand kan via en fri radikal-mekanisme almindeligvis kendt som forbrænding. Du kan få nyttig energi af varme udviklet ved reaktionen gennem en forbrændingsmotor, med en effektivitet på over 60%, baseret på den termodynamiske cyklus Otto. Det er også muligt at kombinere brint og ilt gennem en redox mekanisme, som i tilfælde af en brændselscelle. I denne proces er reaktionen opdelt i to separate halve reaktioner, der opstår i elektroderne. I denne situation er reagenset reaktiv energi omdannes direkte til elektricitet.

Denne proces er ikke omfattet af de samme termodynamiske cyklus forbrændingsmotorer, det er reguleret af den samlede energi til rådighed til at gøre jobbet som beskrevet af Gibbs fri energi. Til denne reaktion, er grænsen 83% effektiv til 298K. Dette par halve reaktioner og mange andre ikke nå deres teoretiske grænse i praktisk anvendelse på grund af manglen på et effektivt elektrokatalysator.

En af de største ulemper ved den voltaic celle og forskellige former for elektrolytisk celle som en brændselscelle kan lide er, at store hindringer aktivering. Energi omdirigeret til at overvinde disse barrierer aktivering omdannes til varme. I de fleste eksoterme reaktioner forbrændingsvarme ville det kun udbrede den katalytiske reaktion. I en redoxreaktion, er dette en ubrugelig biprodukt varme tabt til systemet. Den ekstra energi for at overvinde de kinetiske barrierer er generelt beskrevet i form af lav effektivitet og høj spænding Faradaic. I ovenstående eksempel kan hver af de to elektroder og tilhørende gennemsnitlige halvcelle celler kræver sin egen specialiserede elektrokatalysator.

De halve reaktioner, der involverer flere trin, multipel elektronoverførsel, samt udvikling og anvendelse af gasser i kemiske omdannelser, har ofte betydelige kinetiske barrierer. Desuden er der ofte mere end én mulig reaktion på overfladen af ​​en elektrode. For eksempel til vand elektrolyse, kan anoden oxidere vand ved en proces med to elektroner til hydrogenperoxid eller en proces med fire elektroner til oxygen. Tilstedeværelsen af ​​en elektrokatalysator kan lette eventuelle reaktionsveje

Som andre katalysatorer, en elektrokatalysator reducerer aktivering energi af en reaktion, uden at forstyrre balancen i reaktionen. Elektrokatalysatorerne gå et skridt videre end andre katalysatorer ved at reducere den overskydende energi, der forbruges ved aktivering barrierer af en redox reaktion.

Ethanol brændselsceller

En elektrokatalysatoren af ​​platin og rhodium understøttet på carbon nanopartikler tindioxid, kan bryde bindinger af carbon ved stuetemperatur, hvilket gav kun kuldioxid som et produkt, således at ethanol kan være i oxideret hydrogenioner og elektroner nødvendigt at skabe elektricitet.

Forrige artikel Eleonora Pineda
Næste artikel Erick Morillo