Voltammetria ciclica (CV): la tecnica analitica essenziale per la ricerca sui catalizzatori

La voltammetria ciclica (CV) è la spina dorsale della maggior parte della ricerca elettrochimica ed è una tecnica elettrochimica essenziale che consente ai ricercatori di esplorare i catalizzatori candidati in modo più approfondito. Se abbinato alla modellazione, un protocollo sistematico incentrato sull'obiettivo fornirà una gamma di dati che informeranno l'utente di tecniche più innovative e configurazioni complesse. Questo approccio disciplinato farà risparmiare tempo a lungo termine ed è particolarmente utile per coloro che potrebbero avere un accesso limitato alla strumentazione elettrochimica in un laboratorio impegnato.

Come sempre, nuove tecniche vengono costantemente sviluppate, ma le tecnica gold standard di esplorazione di catalizzatori con voltammetria ciclica (CV) è ancora consigliata come punto di partenza per i ricercatori.

Obiettivi sperimentali e selezione delle procedure

Per esplorare efficacemente un catalizzatore candidato, è importante considerare quale sia l'obiettivo sperimentale e quindi scegliere la procedura di conseguenza. Esempi di obiettivi possibili sono elencati nelle sezioni seguenti insieme a procedure e/o tecniche suggerite.

Parametri focali per l'esplorazione:

1. Microstruttura del catalizzatore

Obiettivo della ricerca: Determinare la superficie dell'elettrodo

Usando immagini al microscopio combinate con Cdl (capacità a doppio strato) e copertura ionomero, i ricercatori sono stati in grado di analizzare e quantificare il loro strato di catalizzatore. Hanno usato CV per determinare la copertura ionomerica sul carbonio confrontando i valori di Cdl (bagnato contro secco).

2. Proprietà di trasporto

Obiettivo della ricerca: Esaminare il materiale depositato o rimosso dalla superficie dell'elettrodo durante la misurazione elettrochimica

Ulteriori ricerche sulla superficie dell'elettrodo sono state eseguite con CV. Utilizzando un elettrodo a disco rotante, i ricercatori sono stati in grado di determinare la resistenza al trasporto del gas misurando l'ORR (reazione di riduzione dell'ossigeno). CV ha consentito anche la determinazione del fattore di rugosità Pt.

3.  Performance I-V

Obiettivo della ricerca: Utilizzare CV IV per calcolare le prestazioni delle celle a combustibile

La performance I-V è una misura tipica delle prestazioni complessive della cella a combustibile. È necessario un potenziostato per misurare la curva I-V effettiva al fine di determinare il carico Pt in modo che le prestazioni I-V possano essere interpretate e confrontate tra vari campioni.

Questo documento illustra il valore dell'esplorazione sistematica dei catalizzatori con CV per fornire una panoramica completa di attributi, struttura, e reazioni prima di passare a configurazioni più complesse.

Le tue indagini iniziali con CV potrebbero non fornire tutte le risposte a prima vista, ma puoi quindi passare a configurazioni ed esperimenti più complessi con una visione completa.

La tua conoscenza "take-aways"

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