Electrochemical characterization of materials for electrochemical devices using a rotating risk electrode

Abstract

El cambio climático, impulsado por el uso de combustibles fósiles, exige la búsqueda de alternativas más sostenibles. Una opción prometedora es el hidrógeno verde, producido mediante electrólisis. En este proceso, los catalizadores son esenciales para facilitar la reacción del agua en hidrógeno y oxígeno, por lo que es crucial caracterizarlos electroquímicamente para evaluar su eficiencia y calidad. Este Trabajo Fin de Grado se centra en la caracterización electroquímica de dos catalizadores: el Platino y el Óxido de Iridio, ambos pertenecientes al grupo de los Metales del Grupo Platino (PGM). Estos materiales son reconocidos por su alta actividad catalítica, aunque son limitados y costosos. Para su caracterización, se emplean técnicas como la voltamperometría cíclica (CV), que permiten obtener parámetros electroquímicos como las pendientes de Tafel, la actividad de masa y la carga catalítica. El Disco Rotatorio de Electrodo se utiliza en estas técnicas, y aunque requiere el apoyo de técnicas adicionales como la microscopía o la espectroscopia, se prevé que evolucionará y se convertirá en una herramienta fundamental para optimizar la producción de hidrógeno verde en el futuro. En este trabajo, se analiza cómo factores específicos del uso del RDE, como el tiempo de aplicación de la tinta y la velocidad de rotación, afectan la actividad catalítica de cada catalizador. Utilizando el RDE como base, se busca calcular y ajustar estos parámetros para mejorar las prácticas futuras en la producción de hidrógeno verde

Climate change, driven by the use of fossil fuels, requires the search for more sustainable alternatives. One promising option is green hydrogen, produced by electrolysis. In this process, catalysts are essential to facilitate the reaction of water into hydrogen and oxygen, so it is crucial to characterize them electrochemically to assess their efficiency and quality. This Final Degree Project focuses on the electrochemical characterization of two catalysts: Platinum and Iridium Oxide, both belonging to the Platinum Group Metals (PGM) group. These materials are recognized for their high catalytic activity, although they are limited and expensive. For their characterization, techniques such as cyclic voltammetry (CV) are used to obtain electrochemical parameters such as Tafel slopes, mass activity and catalytic charge. The Rotating Disk Electrode is used in these techniques, and although it requires the support of additional techniques such as microscopy or spectroscopy, it is expected to evolve and become a fundamental tool for optimizing green hydrogen production in the future. In this work, we analyze how factors specific to the use of RDE, such as ink application time and rotational speed, affect the catalytic activity of each catalyst. Using the RDE as a basis, we aim to calculate and adjust these parameters to improve future practices in green hydrogen production