Study of Electroreduction Reactions with PtPd(hkl) Bulk Alloy Single Crystals

• Autores: Pepe Jordá Faus
• Directores de la Tesis: Enrique Herrero Rodríguez (dir. tes.), Rosa M. Arán Ais (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Rodes (presid.), Eduardo Laborda Ochando (secret.), Paula Sebastián Pascual (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia de Materiales por la Universidad de Alicante
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RUA
• Resumen

  • La electroquímica se posiciona como una disciplina fundamental para abordar los desafíos ambientales globales, particularmente en el contexto de los límites planetarios definidos por Johan Rockström en colaboración con otros investigadores. Su capacidad para desarrollar tecnologías limpias y procesos químicos sostenibles la convierte en un pilar clave para la transición hacia una economía más sostenible. Este campo científico adquiere especial relevancia en dos áreas críticas: la mitigación del cambio climático mediante el desarrollo de sistemas energéticos eficientes y la restauración del ciclo del nitrógeno a través de procesos electroquímicos alternativos. En el ámbito de la energía limpia, las celdas de combustible,7 especialmente las de membrana de intercambio protónico (conocidas por PEMFC por sus siglas en inglés), representan una tecnología prometedora.8 Estos dispositivos convierten directamente la energía química en eléctrica con alta eficiencia y mínimas emisiones. Las reacciones electroquímicas centrales en las pilas de combustible, como la reducción de oxígeno (ORR por sus siglas en inglés) en el cátodo y la oxidación de metanol (MOR por sus siglas en inglés)10 en el ánodo, son objeto de intensa investigación. El oxígeno es el combustible catódico por excelencia y la exploración de la reducción de este para su aplicación en sistemas electroquímicos de generación energética es vital.11 En cambio, el metanol, aunque presenta una densidad energética menor que el hidrógeno, el cual suele ser usado con mayor frecuencia como combustible anódico, ofrece ventajas significativas en términos de almacenamiento y manipulación, lo que lo convierte en un combustible alternativo atractivo para aplicaciones prácticas y en el uso de las celdas de combustible de metanol directo (DMFC según sus siglas en inglés). Paralelamente, la electroquímica ofrece soluciones innovadoras para uno de los procesos industriales más contaminantes y de elevada demanda energética: La síntesis de amoníaco mediante el proceso Haber-Bosch, el cual genera un producto fundamental en la industria química, pero que gravemente afecta al delicado ciclo del nitrógeno. Alternativas electroquímicas como la reducción de nitrógeno y, más prometedora, la reducción de nitratos (NO3RR por sus siglas en inglés),6 permiten la producción de amoníaco a partir de contaminantes presentes en aguas residuales, reduciendo significativamente el consumo energético y el impacto ambiental asociado al método convencional, aportando una doble solución. Los fundamentos de la electrocatálisis revelan cómo los electrocatalizadores pueden acelerar las reacciones químicas mediante la estabilización de intermediarios clave y la reducción de las barreras energéticas...