es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación liderado por el Centro Alemán de Sincrotrón de Electrones (DESY) ha observado por primera vez en tiempo real, utilizando la fuente de rayos X PETRA III, el proceso de formación de una capa de óxido en la superficie del platino cuando entra en contacto con un electrolito acuoso bajo la acción de un voltaje. Este hallazgo contribuye al desarrollo de tecnologías de hidrógeno más duraderas, y los resultados han sido publicados en la revista especializada Nature Communications.
El platino es un material clave en electrolizadores y pilas de combustible, ya que acelera las reacciones químicas necesarias para la producción de hidrógeno o la generación de electricidad. Sin embargo, bajo altos voltajes, la superficie del material sufre cambios y su actividad catalítica disminuye gradualmente con el tiempo. El equipo de investigación empleó tres métodos complementarios de rayos X de alta resolución para estudiar en paralelo, a nivel atómico, la estructura atómica de la superficie del platino, el grosor de la capa de óxido y su composición química, rastreando estos cambios en tiempo real en condiciones de reacción reales.
Los resultados de las mediciones muestran que, según el nivel de voltaje, se forma gradualmente una fina capa de óxido en la superficie del platino, alterando la estructura interna del material. El proceso de oxidación ocurre capa por capa atómica, y bajo altos voltajes se forma una capa de óxido de platino desordenada. "Lo que observamos es un equilibrio entre estabilidad y actividad", afirmó Andreas Stierle, científico principal del DESY y profesor de la Universidad de Hamburgo. "La capa de óxido protege parcialmente la superficie del platino contra una mayor pérdida de material, pero también reduce la eficiencia del catalizador. Comprender mejor estos procesos es crucial para desarrollar materiales más duraderos para electrolizadores y pilas de combustible".
Leon Jacobse, primer autor del artículo y quien trabajó en el Centro de Rayos X y Nanociencia (CXNS) del DESY, señaló que el avance clave radica en combinar la radiación de sincrotrón de última generación con métodos consolidados de investigación electroquímica básica, lo que permite rastrear los cambios a nivel atómico durante la reacción real. Vedran Vonk, del equipo de Andreas Stierle, añadió que esta nueva combinación de métodos permite rastrear en tiempo real los cambios estructurales del catalizador en condiciones cercanas a las de uso real, vinculando directamente el rendimiento del material con su proceso de envejecimiento.
Los investigadores indicaron que solo comprendiendo con precisión los procesos microscópicos del platino a nivel atómico se podrán desarrollar nuevas ideas para contrarrestar el envejecimiento. Vedran Vonk agregó que esto abre nuevas posibilidades para otros procesos electroquímicos, como las tecnologías de baterías que enfrentan problemas similares de envejecimiento. Investigaciones futuras se centrarán en materiales catalizadores más cercanos a aplicaciones reales, como nanopartículas de platino, y en sus cambios en condiciones operativas. El objetivo a largo plazo es ayudar a desarrollar materiales para electrolizadores más eficientes en el uso de recursos y de menor costo, impulsando tecnologías de hidrógeno más eficientes y económicas.
Las instituciones participantes en este estudio incluyen el Centro de Rayos X y Nanociencia (CXNS) del DESY, la Universidad de Hamburgo, la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg y la Universidad Justus Liebig de Gießen.
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