Resumen de Síntesis de electrocatalizadores basados en perovskitas, espinelas, materiales carbonosos para reacciones de almacenamiento y producción de energía
El estudio recogido en la presente Tesis Doctoral está motivado por la necesidad existente de disminuir el uso de combustibles fósiles y así reducir la emisión de gases nocivos que provocan problemas medioambientales. Para este fin se han desarrollado dispositivos electroquímicos que pueden almacenar y producir energía a través de procesos químicos. Entre estos dispositivos hay que destacar las pilas de combustible que a partir de las dos reacciones químicas que involucran al O2 y H2 generan energía eléctrica, mientras que por otro lado encontramos los electrolizadores que son dispositivos que se emplean para la generación de un H2 puro a partir de la electrólisis del agua.
Teniendo todo esto en cuenta, el objetivo de esta Tesis Doctoral es la síntesis de materiales de óxidos metálicos con estructuras tipo espinela y perovskita que se puedan emplear en los dispositivos anteriormente citados, y de este modo sustituir a los catalizadores comerciales que emplean dichos dispositivos que están basados en metales nobles y, por lo tanto, son caros y poco abundantes.
La presente Tesis Doctoral se basa en la síntesis de materiales de óxidos metálicos con estructura tipo espinela y perovskita para las reacciones que se producen en los dispositivos electroquímicos de las pilas de combustible (reacción de reducción de oxígeno, ORR) y los electrolizadores (reacción de evolución de oxígeno, OER, y reacción de evolución de hidrógeno, HER). En primer, se han sintetizado materiales con estructura tipo perovskita LaBO3 para la ORR y OER, siendo el catión B, Mn, Co o Ni. Además, con el fin de mejorar el comportamiento catalítico de estos materiales se ha realizado sustituciones parciales del catión B generando los siguientes materiales LaMn1-xCoxO3 y LaNi1-xCoxO3, los cuales han sido soportados sobre materiales de carbón con el fin de mejorar la conductividad eléctrica de los óxidos y mejorar su comportamiento catalítico. También con el objetivo de mejorar el comportamiento catalítico se han sintetizado compuestos que contengan la perovskita LaMnO3 junto con óxidos de manganeso con el fin de potenciar el comportamiento catalítico.
En segundo lugar, se han sintetizado espinelas de CuFe2O4 y CuCo2O4 para las reacciones de ORR y HER, respectivamente. En el caso de los óxidos CuFe2O4 se ha realizado tratamientos térmicos a diferentes temperaturas con el fin de modificar las propiedades fisicoquímicas y así modificar el comportamiento catalítico. La espinela CuCo2O4 se comparó con la espinela Co3O4 en ausencia de cobre para observar el efecto del Cu en la actividad catalítica.
En el presente trabajo de Tesis Doctoral se ha estudiado la síntesis de materiales alternativos basados en óxidos metálicos para sustituir los materiales basados en metales nobles para las reacciones electroquímicas antes mencionadas.
