Estudio del comportamiento de la filtración de nano partículas de platino disueltas en ácido clorhídrico

El objetivo de este trabajo es validar o no si un proceso de filtración sería capaz de recuperar un catalizador con efectividad con el fin de prevenir futuros problemas ambientales relacionados con el uso de el mismo. Las conclusiones se basaron en los siguientes experimentos. En primer lugar, se llevaron a cabo filtraciones en blanco con agua y HCl (0.1 y 1M) para diferentes condiciones de caudal de alimentación, presión y temperatura con el fin de conocer el comportamiento de la disolución en este tipo de experimentos. En segundo lugar, se filtraron, para diferentes condiciones, disoluciones de HCl que contenían platino (como catalizador) y cobre (para comprobar como afectaría la interferencia de otros metales en la disolucion). Como última prueba se realizó una filtración de mayor duración. Con el fin de comparar el éxito conseguido en las filtraciones y calificar si fueron beneficiosas o no, se midieron varios aspectos, tales como concentración de Pt, concentración de Cl-, pH, volumen, etc. antes, durante y después; y a la disolución inicial y final. Al mismo tiempo se realizó un estudio de ensuciamiento de membrana que consistía en filtrar agua destilada antes y después de las filtraciones manteniendo las mismas condiciones y comparando resultados. Los resultados afirman que el fin de aislar el catalizador y conseguir una disolución lo más concentrada y limpia posible no se consigue, aunque si se alcanzan mejores resultados para ciertas condiciones

Quantification on Degradation Mechanisms of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Catalyst Layers during an Accelerated Stress Test

The long-term durability of the catalyst layers of a low-working temperature fuel cell such as a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is of significant scientific interest because of their operation criteria and high initial cost. Identification of degradation mechanisms quantitatively during an accelerated stress test (AST) is essential for assessing and improving the durability of such catalyst layers. In this study, we present a quantitative analysis of the degradation mechanisms such as (i) electronic connectivity loss due to carbon support corrosion, (ii) proton connectivity loss due to ionomer/catalyst interface loss, (iii) catalyst loss due to dissolution or detachment, and (iv) physical surface area loss due to particle growth that is responsible for the electrochemical surface area (ECSA) loss in Pt-based catalyst layers for PEMFCs during an AST performed through potential cycling (linear sweep cyclic voltammetry) between 0.4 and 1.6 V for 7000 cycles in Ar-saturated 1 M H₂SO₄. Using a half-membrane electrode assembly (half-MEA), where a gas diffusion electrode with genuine three-phase boundaries is used as a working electrode through a solid electrolyte, we have observed the ECSA loss due to ionomer/catalyst interface loss and identified a catalyst heterogeneous degradation pattern during an AST. Results suggest a significant ECSA loss due to catalyst isolation (∼64% of ECSA loss) from loss of electron and proton connectivities by catalyst support corrosion (∼45%) and ionomer/catalyst interface loss (∼19%), followed by particle growth (∼30%) and dissolution/detachment (6%). Such knowledge and methodology can effectively contribute to catalyst material screening and electrode structure development to advance the PEMFC technology