Síntesis y caracterización de materiales derivados de polímeros de coordinación (MOFs) con aplicación a celdas de combustible, electrolizadores y supercapacitores
Síntesis y caracterización de materiales derivados de polímeros de coordinación (MOFs) con aplicación a celdas de combustible, electrolizadores y supercapacitoresCon el objetivo de obtener catalizadores libres de metales nobles para la Reacción de Reducción de Oxígeno (ORR por sus siglas en inglés)...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | , , , , |
| Formato: | Tesis Libro |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2020
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| Materias: | |
| Aporte de: | Registro referencial: Solicitar el recurso aquí |
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| 100 | 1 | |a Díaz Duran, Ana Katherine | |
| 245 | 1 | 0 | |a Síntesis y caracterización de materiales derivados de polímeros de coordinación (MOFs) con aplicación a celdas de combustible, electrolizadores y supercapacitores |
| 260 | |c 2020 | ||
| 300 | |a xxxiv, 178 p. : |b il., fotos, gráfs., tablas | ||
| 502 | |b Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |c Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |d 2020-10-08 |g Comisión Nacional de Energía Atómica - CONICET. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (UE-INN) | ||
| 506 | |2 openaire |e Autorización del autor |f info:eu-repo/semantics/closedAccess | ||
| 518 | |o Fecha de publicación en la Biblioteca Digital FCEN-UBA | ||
| 520 | 3 | |a Síntesis y caracterización de materiales derivados de polímeros de coordinación (MOFs) con aplicación a celdas de combustible, electrolizadores y supercapacitoresCon el objetivo de obtener catalizadores libres de metales nobles para la Reacción de Reducción de Oxígeno (ORR por sus siglas en inglés) en Celdas de Combustible con Membrana de Electrolito Polimérico (PEMFC), para la Reacción de Evolución de Oxígeno (OER) y la Reacción de Evolución de Hidrógeno (HER) en Electrolizadores, y para materiales activos para Supercapacitores, se obtuvieron carbones mesoporosos dopados con nitrógeno y cobalto a través de la pirólisis de tres Redes Metal Orgánicas (Metal-Organic Frameworks, MOFs) de cobalto, de un polímero de coordinación y de un complejo. Estos nuevos materiales fueron exhaustivamente caracterizados a través de diferentes técnicas físicas. El catalizador derivado de polímero Co(CO2)2Pz (Co(II) pirazina-2,3-dicarboxylato, pirolizado a 700 oC, lavado con ácido) mostró parámetros electrocinéticos para ORR comparables con los del Pt 20%, alta tolerancia al metanol y buena durabilidad en ORR. Se encontró una correlación entre la intensidad de corriente de la ORR tanto con el área ocupada por mesoporos como con el contenido de nitrógeno. Se prepararon Ensambles Electrodo/Membrana (MEAs) preparados con los tres mejores carbones dopados con Co-N y Pt 20% soportado en carbón Vulcan como catalizador anódico. Fueron caracterizados en PEMFC, post mortem a través de SEM, EDX, XPS y difracción de rayos X. El mejor catalizador, Co(CO2)2Pz (700 oC, lavado con ácido), alcanzó parámetros (potencia máxima 259 mW cm-2) comparables con los de Pt 20% usado como cátodo, y operó durante 500 horas. Estos materiales fueron evaluados como supercapacitores. El material derivado de Co(CO2)2Pz (700 oC, lavado con ácido ) exhibió una capacidad específica de 330 F g-1 la cual se redujo en solo un 2% después de 3000 ciclos de carga-descarga. Se alcanzaron los 430 F g-1 luego de la adición de ferrocianuro al electrolito. Se encontró una correlación entre la capacidad específica tanto con la superficie específica del área en mesoporos como con el contenido de cobalto. Un prototipo de capacitor simétrico arrojó una energía específica de 9.1 W h kg-1 (0.1 A g-1) y una potencia específica de 7 kW kg-1 (10 A g-1). Finalmente, estos materiales fueron evaluados como catalizadores para electrolizadores, mostrando la capacidad para catalizar tanto OER como HER, siendo catalizadores bifuncionales para el proceso global de electrólisis de agua. |l spa | |
| 520 | 3 | |a In order to obtain noble metal-free catalysts for the Oxygen Reduction Reaction (ORR) in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs), for the Oxygen Evolution Reaction (OER) and Hydrogen Evolution Reaction (HER) in Electrolyzers, and active materials for Supercapacitors, mesoporous carbons doped with Nitrogen and Cobalt were obtained from the pyrolysis of three different Cobalt Metal-Organic Frameworks (MOFs), one linear coordination polymer (CP) and from one complex. These new materials were thoroughly characterized through different physical techniques. The catalyst derived from the polymer Co(CO2)2Pz (Co(II) pyrazine-2,3-dicarboxylate, pyrolyzed at 700 oC, acid leached) exhibited electrokinetic parameters for the ORR comparable to those of Pt 20 %, high methanol tolerance and good ORR durability. A correlation was found between the current intensity for the ORR and both the mesopore area and nitrogen content. Membrane Electrode Assemblies (MEAs) prepared with the best three Co-N doped carbons and Pt 20 % supported on Vulcan carbon as anode catalyst. They were characterized in a PEMFC and post mortem by SEM, EDX, XPS and X-ray diffraction. The best catalyst, Co(CO2)2Pz (700 oC, acid leached), reached parameters (maximum power 259 mW cm-2) comparable to those of Pt 20 % as cathode, and was able to operate for 500 hours. These materials were evaluated as supercapacitors. The material derived from Co(CO2)2Pz (700 oC) exhibited a specific capacitance of 330 F g-1 and which was reduced only in 2 % after 3000 charge-discharge cycles. 430 F g-1 were reached after the addition of ferrocianide to the electrolyte. A correlation was found between the specific capacitance and both the specific surface area of mesopores and the Cobalt content. A prototype symmetric capacitor yielded a specific energy of 9.1 W h kg-1 (0.1 A g-1) and a specific power of 7 kW kg-1 (10 A g-1). Finally, these materials were evaluated as catalysts for electrolyzers, showing ability to catalyze both OER and HER, being bifunctional catalysts for overall water splitting. |l eng | |
| 540 | |2 cc |f https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar | ||
| 653 | 1 | 0 | |a REDES METAL ORGANICA |
| 653 | 1 | 0 | |a CELDA DE COMBUSTIBLE |
| 653 | 1 | 0 | |a MEMBRANA DE ELECTROLITO POLIMERICO |
| 653 | 1 | 0 | |a CATALIZADORES LIBRES DE METALES NOBLES |
| 653 | 1 | 0 | |a POLIMERO DE COORDINACION |
| 690 | 1 | 0 | |a METAL ORGANIC FRAMEWORK |
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| 690 | 1 | 0 | |a FUEL CELL |
| 690 | 1 | 0 | |a NON-NOBLE CATALYST |
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| 700 | 1 | |a Isacch, Juan Pablo | |
| 700 | 1 | |a Murgida, Daniel Horacio | |
| 700 | 1 | |a Ruiz, Gustavo Teodosio | |
| 700 | 1 | |a Lamas, Diego Germán | |
| 700 | 1 | |a Quaino, Paola Mónica | |
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