Mediciones electroquímicas de catalizadores soportados utilizando un potenciostato/galvanostato

Visión general

Fuente: Laboratorio del Dr. Yuriy Román — Massachusetts Institute of Technology

Un Potenciostato/Galvanostato (referido a menudo como simplemente un potenciostato) es un instrumento que mide la corriente a un potencial aplicado (operación potentiostatic) o medidas de potencial en una corriente aplicada (operación de caracterización) (figura 1). Es el instrumento más comúnmente utilizado en la caracterización electroquímica de materiales del ánodo y del cátodo para las pilas de combustible, electrolizadores, baterías y supercondensadores.

Convencionalmente, estos materiales del ánodo y el cátodo se interconectó con un potenciostato mediante una celda electroquímica de tres electrodos. Los cables de los electrodos de la potenciostato están conectados al electrodo de referencia, el contraelectrodo (a menudo llamado el electrodo auxiliar) y el electrodo de trabajo (que contiene el material de la prueba de interés). La celda electroquímica se llena entonces con una solución de electrolitos de alta fuerza iónica, como una solución ácida, alcalina o sal. Los medios de comunicación para esta solución de alta fuerza iónica son típicamente acuosa; sin embargo, para aplicaciones que requiere mayor operativo windows potencial de la célula, tales como baterías y supercondensadores, medios no acuosos es de uso frecuente. Los medios de comunicación de la célula se desgasifica con un gas inerte (para evitar reacciones secundarias no deseadas) o con un gas de prueba (si la reacción de la prueba consiste en un gas en uno de los electrodos).

Por otra parte, un puente de sal o membrana se emplea para mantener un contacto iónico si las dos mitad células deben medirse en electrolitos diferentes. En Electrocatálisis heterogéneos, este tipo de célula "dos compartimiento" se utiliza a menudo si la molécula de prueba en el electrodo de trabajo es también reactiva en el counterelectrode. Esto sucede con frecuencia como la counterelectrode típicamente empleado es platinum, que es un catalizador muy activo para muchas reacciones. Aquí, se utilizarán las células solo compartimiento, donde todos los tres electrodos están en el mismo medio.

Este video le explicará el proceso de pulido de un electrodo de trabajo, preparar una tinta de catalizador, la tinta de catalizador sobre el electrodo de trabajo de montaje, preparación de la celda electroquímica y luego realizar mediciones electroquímicas. Las mediciones que se realizan incluyen: voltametría cíclica (CV), voltametría de barrido lineal (LSV), redisolución (CP) y chronoamperometry (CA).

Figure 1
Figura 1. Un ejemplo de una celda electroquímica de compartimiento único. casquillo Teflon a.), b). vidrio celular, c.) Pacífico cable contraelectrodo, d.) electrodo de trabajo, e.) Electrodo de referencia de Ag/AgCl, f.) 0,5 solución de electrolito acuoso ácido sulfúrico M.

Procedimiento

1. catalizador tinta y preparación del electrodo de trabajo

Precauciones de seguridad: Metales en negro de carbón se deben manejar una caja de campana o equilibrio de humo hasta que quede en forma de suspensión ya que estos polvos son riesgos de inhalación.

  1. Con un balance cerrado, pesar 5-10 mg de catalizador de metal/carbono negro y añadir a un frasco de vidrio con una tapa.
  2. Usando una micropipeta, diluir el catalizador con agua, tal que la concentración

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Resultados

Este procedimiento dará como resultado cifras que contienen diagramas de corriente medida vs potencial para cada una de las cuatro técnicas. Por Convención para CV y LSV, las parcelas se también se genera como corriente medida vs potencial a pesar de la realidad que son técnicas transitorias que miden vs el derivado del tiempo de potencial.

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Aplicación y resumen

CV, LSV, CP y CA son técnicas indispensables para determinar la eficacia de los nuevos materiales de electrodo para las pilas de combustible, electrolizadores, baterías y supercondensadores, así como para desarrollar campos tales como la oxidación parcial selectiva o la reducción de productos químicos de la materia. Estos métodos permiten determinar overpotentials de reacciones materiales de electrodo diferentes en comparación con su potencial de equilibrio termodinámico. Estos métodos también permiten la capa...

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Tags
Electrochemical MeasurementsSupported CatalystsPotentiostatGalvanostatElectrochemical CharacterizationElectrical ChangesRedox ReactionsOxidation reductionElectrode SurfaceTransfer Of ElectronsApplied PotentialThree electrode CellWorking ElectrodeCounter ElectrodeReference Electrode

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0:00

Overview

1:09

Principles of Voltammetry

4:36

Working Electrode Preparation

5:51

Electrochemical Cell Preparation

6:53

Electrochemical Analysis

8:38

Applications

10:17

Summary

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