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Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica. Universidad del País Vasco. NUEVOS MATERIALES ELECTRÓDICOS MAS EFICACES, PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE INTERCAMBIO PROTÓNICO. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006.

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  1. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco NUEVOS MATERIALES ELECTRÓDICOS MAS EFICACES, PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE INTERCAMBIO PROTÓNICO. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  2. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  3. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica NUEVOS MATERIALES METALICOS ALEACIONES METALICAS AMORFAS ALEACIONES METALICAS AMORFAS POR ALEADO MECÁNICO SOLIDIFICACION RAPIDA SOLIDIFICACION RAPIDA POR ALEADO METANICO MATERIALES METALICOS VIDRIOS METALICOS FABRICACION NANOCRISTALINOS PRODUCCION ESTUDIOS CARACTERIZACION MICROESTRUCTURALES ESTRUCTURAL PROPIEDADES MECANICAS FABRICACION PROPIEDADES SUPERFICIALES Universidad del País Vasco CATALITICAS PROPIEDADES COMPORTAMIENTO MAGNETICAS ELECTROQUIMICO Y A LA CORROSION PROPIEDADES MECANICAS PROPIEDADES ELECTROQUIMICAS CARACTERIZACION ESTRUCTURAL PROPIEDADES MODELIZACION DE ELECTROQUIMICAS PROCESOS ELECTROQUIMICO APLICACIONES Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  4. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica PROCESOS QUIMICOS OBTENCION DE ESTUDIOS CINETICOS Y SIMULACION DE PROCESOS PRODUCTOS DE ALTO CATALITICOS VALOR AÑADIDO Universidad del País Vasco REACTORES DE REACTORES DE OBTENCION DE ALFA-PINENO OPTIMIZACION DE DESARROLLO DE COLUMNA DE TANQUE AGITADO EN RECTORES B.C.R. PROCESOS NUEVOS PROCESOS BURBUJA (B.C.R.) Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  5. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica TECNOLOGIA ELECTROQUIMICA APLICADA AL MEDIO AMBIENTE TRATAMIENTO ELECTROQUIMICO DE COMPUESTOS PILAS COMBUSTIBLES ORGANICOS EN AGUAS RESIDUALES DISEŃO DE REACTORES ESTUDIO DE NUEVOS ELECTROQUIMICOS MATERIALES ELECTRODICOS ESTUDIO DE NUEVOS MATERIALES ELECTRODICOS SIMULACION DE PROCESOS NUEVAS ALEACIONES METALICAS ELECTROQUIMICOS AMORFAS DE BASE Ni-Nb-Pt-X OPTIMIZACION Y DISEÑO DE Universidad del País Vasco PILAS DE COMBUSTION DE METANOL PROCESOS DE FABRICACION POR MELT SPINNING Y ALEADO ELECTROOXIDACION OXIDACION MECANICO DE DISOLUCIONES ELECTRODICA Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  6. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Tipos de Celdas de combustible Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  7. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Necesidad de mejora de la eficiencia Nuevos catalizadores: más tolerables al CO y más selectivos al proceso de electro-oxidación del combustible Catalizadores de aleaciones metálicas amorfas, bi y tri…funcionales, o funcionales bicatalíticos Ventajas Homogeneidad Química Sistemas monofásicos Mayor superficie específica Catalizadores cristalinos: orientación monocristales = selectividad Problema Pt ( H-H, C-H): facilmente envenenado por CO Universidad del País Vasco Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  8. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Obtención de aleaciones amorfas • Enfriamiento Ultrarápido (melt spinning)Caida sobre rueda giratoria: • cintas metálicas amorfas continuas de 20-30 micras de espesor y de 1-2 cm de anchura • Tratamientos de aguas residuales: Electrooxidación de compuestos orgánicos (fenoles, quinonas, hidroquinonas..) • Electrodos para DMFCs: ánodos para la electrooxidación directa de alcoholes más tolerantes al CO. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  9. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Obtención de aleaciones amorfas • Aleado mecanico (Ball milling) • aleaciones amorfas en forma de Polvos • Electrodos de pasta de carbón (MCPEs): Electrodos con posibilidad de pretratamiento, acondicionamiento y regeneración de la superficie y del bulk. • Tinta catalítica soportada sobre nanotubos de carbono: construcción de MEAs para celdas de combustible de alcoholes directo e hidrógeno. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  10. Electrooxidación de metanol: electrodos laminados Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Aleación Tratamiento E j E onset p p -2 (% at.) Estructura en (mV) (mA·cm (mV) ) HF 48% (s) Ni Nb Pt Sn amorfa 30 460.0 2.39 865 59 40 0.6 0.4 Ni Nb Pt Ru amorfa 30 393.0 16.60 739 59 40 0.6 0.4 Ni Nb Pt amorfa 30 560.0 22.56 993 59 40 1 Pt policristalina - 620 .3 5.52 855 Voltamperograma cíclico para las láminas 1) Pt1 y Ptpolicristalino., 2) Pt0.6Sn0.4 y Pt0.6Ru0.4 .50 mV· s-1, 1.56M MeOH, 1M HClO4 ,25º C, tiempo de activació 30 s. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  11. Electrooxidación de metanol: electrodos laminados Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Cronoamperograma de los electrodos de composición Ni59Nb40Pt1, Ni59Nb40Pt0.6Ru0.4, y Ni59Nb40Pt0..6Sn0.4 durante 6 h a 0.55 V. HClO4 0.1M, MeOH 0.1M. tiempo de activación 30 s. 25 ºC.Inserto: perfil de polarización previo al ensayo. Valores de rugosidad, actividad específica, actividad másica, y velocidad de envenenamiento para las aleaciones Ni59Nb40Pt1, Ni59Nb40Pt0.6Ru0.4, y Ni59Nb40Pt0..6Sn0.4 en medio HClO4 0.1M y MeOH 0.1M. tiempo de activación 30 s. a 25 º C. MA = ( jp / md) x 103 ; A·g-1 jp es densidad de pico máximo (mA·cm-2) md = gramos de Pt (μg·cm-2) F. Glouaguen, J. M. Leger, C. Lamy, J. Appl. Electrochem. 27 (1997) 1052 Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  12. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica 11 µA·cm-2 23 µA·cm-2 Universidad del País Vasco 2 µA·cm-2 Estudio comparativo: Electrooxidación de metanol • Los polvos cataliticos presentan una mayor actividad catalítica claramente visible en el transcurso de la primera hora del ensayo. • Mejora en la distribución de los centros catalíticos en los CPEs Cronoamperograma de los electrodos de composición: Ni59Nb40Pt1 Ni59Nb40Pt0.6Ru0.4 y Ni59Nb40Pt0..6Sn0.4 durante 6 h a 0.55 V. HClO4 0.1M, MeOH 0.1M. tiempo de activación 30 s. 25 ºC.Areas normalizadas Sr Pt Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  13. Conclusiones • Se ha observado una mayor respuesta electrocatalítica frente a la oxidación del metanol de los electrodos de Pt0.6Ru0.4, tanto laminados como MCPEs. • De la técnica cronoamperométrica se deduce que los MCPE son más tolerables al envenenamiento de sus centros activos que los electrodos laminados, si bien ambos presentan actividad catalítica incluso despues de seis horas de ensayo • Los catalizadores de Pt0.6Sn0.4 tanto laminados como en polvo, presentan una comportamiento catalítico menor a la electroxidación del metanol, que los de Pt1, y Pt0.6Ru0.4, a pesar de su diferenciada mayor tolerancia al CO.Así, el desplazamiento del potencial de onset para la electro-oxidación de CO a potenciales más negativos es de 251 mV y 158 mV, respecto a los electrodos de Pt1 y Pt0.6Ru0.4 respectivamente. • Debido a la mayor tolerancia al CO de los electrodos de composición Pt0.6Sn0.4, es posible que estos electrodos, sean buenos candidatos como ánodos para celdas de combustible de hidrógeno que trabajen a temperatura ambiente, ya que no requerirían de un hidrógeno altamente purificado. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  14. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Publicaciones TRATAMIENTO ELECTROQUIMICO DE COMPUESTOS ORGANICOS EN AGUAS RESIDUALES AUTORES (p. o. de firma): A. R. Pierna, M. Sistiaga y C. Navascues. TÍTULO: Nuevos electrodos metálicos amorfos para la electro-oxidación decompuestos fenólicos en disolución acuosa. Vol.: 492, Marzo-Abril Pág.: 150-155 Año: 2001 REVISTA/LIBRO: Afinidad AUTORES (p. o. de firma):A. R. Pierna, M. Sistiaga, C. Navascués and A. Lorenzo TÍTULO: Electrochemical treatment of toxic compounds at amorphousNi-Nb-Pt-Sn alloys. Vol.: 287(1-3) . Pág.: 432-436 Año: 2001 REVISTA/LIBRO: J. of Non-Crystalline Solids AUTORES (p. o. de firma): A. R. Pierna y M. Sistiaga TÍTULO: Tecnología Electroquímica aplicada a la depuración de aguas residuales. Desarrollo de nuevos materiales electródicos. Vol.: I. S. B. N.: 84-7800-777-6 Pág.: 109-129 Año: 2002 REVISTA/LIBRO: MEDIO AMBIENTE. Calidad Ambiental. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  15. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Publicaciones TRATAMIENTO ELECTROQUIMICO DE COMPUESTOS ORGANICOS EN AGUAS RESIDUALES AUTORES (p. o. de firma): M. Sistiaga. A. R. Pierna y A. Lorenzo TÍTULO: Metodología electroquímica: un nuevo horizonte para el tratamiento de aguas residuales. Vol.: I. S. B. N.: 84-7800-811-X Pág.: 619-624 Año: 2002 REVISTA/LIBRO: AVANCES EN CALIDAD AMBIENTAL TÍTULO: Nuevos materiales electródicos de naturaleza amorfa para el tratamiento de aguas residuales industriales Vol.: Capitulo 13. ISBN: 84-607-8753-2 Pág.: 151-169 Año: 2003 REVISTA/LIBRO: “Materiales y Procesos Electródicos II” Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  16. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Publicaciones PILAS DE COMBUSTIBLE AUTORES (p. o. de firma):A. R. Pierna, M. Sistiaga TÍTULO: Application of amorphous materials for fuel cell. Vol.:329 Pág.: 184-187 Año:2003 REVISTA/LIBRO: J. of Non Crystalline Solids AUTORES (p. o. de firma): J. Barranco y A. R. Pierna TÍTULO: Anodos de naturaleza amorfa para celdas de combustible de metanol directo (DMFC). Vol.: 62 (520) Pág.: 589-596 Año: 2005 REVISTA/LIBRO: AFINIDAD AUTORES (p. o. de firma): A. R. Pierna, J. Barranco, F. F. Marzo, N. Vara, A. Lorenzo, F. Estomba, T. Carballo, A. Altube y G. A. Vara. TÍTULO: Electro-catalizadores no cristalinos mas eficientes para celdas de combustible (DMFC) de NiNbPtX ( X= Sn,Sb, y Ru). Vol.: 1º Pág.: 393-400 Año:2005 REVISTA/LIBRO: Procceding III Workshop Pilas de Combustible Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  17. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Publicaciones PILAS DE COMBUSTIBLE AUTORES (p. o. de firma): A. R. Pierna (CONFERENCIA INVITADA) TÍTULO: Aplicación de aleaciones metálicas amorfas de NiNbPtX (X=Sn,Ru y Sb) como ánodos en pilas de oxidación directa de metanol (DMFC). Vol. :( ISBN: 987-21933-2-0) Pag: 167-175 Año: 2006 REVISTA/LIBRO: HYFUSEN 2005 AUTORES (p. o. de firma): A. R. Pierna, J. Barranco, E. Pastor and C. García TÍTULO: Development of anode NiNbPtX( X= Sn, Ru) for a direct methanol fuel cell. Vol.: xxx Pág.: ENVIADA Año: 2006 REVISTA/LIBRO: Journal of Power Sources AUTORES (p. o. de firma): A. R. Pierna, J. Barranco, E. Pastor and J. L.Rodriguez. TÍTULO: Electrochemical reactions of methanol on amorphous alloy NiNbPtRuSn studied by DEMS and FTIR. Vol.: xxx Pág.: ENVIADA Año: 2006 REVISTA/LIBRO: Langmuir Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  18. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Publicaciones PILAS DE COMBUSTIBLE AUTORES (p. o. de firma): J. Barranco , A. R. Pierna, TÍTULO: Amorphous Ni59Nb40Pt(1-x) Yx ( X= Sn, Ru,; x= 0. 0.4.) Modified Carbon Paste Electrodes and their role in the electrochemical methanol deprotonation and CO oxidation processes. Vol.: xxx Pág.: ACEPTADA Año: 2006 REVISTA/LIBRO: J. of Non Crystalline Solids AUTORES (p. o. de firma): A. R. Pierna, J. Barranco TÍTULO: Influencia de la naturaleza y composición de las aleaciones metálicas amorfas de Ni59 Nb40 Ptx Y(1-x)( Y= Sn,Ru) en la electro-oxidación de metanol y monóxido de carbono. Vol.: 1 Pág.: 297-315 Año: 2006 REVISTA/LIBRO: Libro del IV Workshop Pilas de Combustible AUTORES (p. o. de firma):A. R. Pierna, J. Barranco, F. F. Marzo, G. Vara, A. Lorenzo TÍTULO: Comportamiento electroquímico y electro-catalítico de aleaciones metálicas amorfas de base NiNbPtX para celdas de combustible de oxidación directa de metanol. Vol.: 1 Pág.: 179-196 Año: 2006 REVISTA/LIBRO: Procceding. II Jornadas Iberoamericanas de Pilas de Combustible e Hidrogeno. Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  19. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco Publicaciones PILAS DE COMBUSTIBLE AUTORES (p. o. de firma): J. Barranco y A. R. Pierna, TÍTULO: Aleaciones amorfas bicatalíticas mas tolerantes al CO. Vol.: ISBN.: 84-690-1309-2 Pág.:78-82 Año: 2006 REVISTA/LIBRO: Procceding. II Congreso Nacional de Pilas de Combustible. AUTORES (p. o. de firma): J. Barranco y A. R. Pierna, TÍTULO: Bi-functional Amorphous alloys more tolerant to Carbon monoxide. Vol.: Pág.: ENVIADA Año: 2006 REVISTA/LIBRO: J. of Power Sources Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  20. Proyectos TÍTULO DEL PROYECTO: Desarrollo de nuevos materiales electródicos de naturalezas amorfa y nanocristalina de base Ni-Nb. Aplicación en la electro-oxidación de disoluciones fenol-formaldehído. ENTIDAD FINANCIADORA: Universidad del País Vasco DURACIÓN DESDE 1-11-99 HASTA: 30-10-02 INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Ángel Rodríguez Pierna TÍTULO DEL PROYECTO: Nuevos materiales electro-catalíticos de naturaleza amorfa y nanocristalina. Aplicación a la electro-oxidación de disoluciones Fenol-Hidroquinona y Benzoquinona. ENTIDAD FINANCIADORA: Excma. Diputación Foral de Guipúzcoa DURACIÓN DESDE 30-06-01 HASTA: 30-7-2002 INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Ángel Rodríguez Pierna TÍTULO DEL PROYECTO: Electro catalizadores tolerantes al monóxido de carbono para celdas de combustible. ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Ciencia y Tecnología (Dirección de Investigación.) MAT2002-01685 DURACIÓN DESDE 31-07-02 HASTA: 31-06-2005 INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Elena Pastor Tejera TÍTULO DEL PROYECTO: Electrocatalizadores amorfos de base NiNbPtX ( X=Sn,Sb,Ru,Rh, y Pd) más eficientes en la conversión de metanol en pilas de combustible (DMFC) y de de membrana de intercambio protónico (PEM). ENTIDAD FINANCIADORA: Gobierno Vasco (programa SAIOTEK_2004) DURACIÓN DESDE 01-05-04 HASTA: 31-05-2006 INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Ángel Rodríguez Pierna Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  21. Proyectos TÍTULO DEL PROYECTO: Estudio técnico-económico de pilas de combustible de oxidación directa de metanol. ENTIDAD FINANCIADORA: Excma. Diputación Foral de Guipúzcoa DURACIÓN DESDE 1-12-2005 HASTA: 30-11- 2007 INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Ángel Rodríguez Pierna TÍTULO DEL PROYECTO: Electrodos de aleaciones amorfas de base Ni-Nb para celdas de combustible. ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Educación y Ciencia (Dirección General de Investigación.) CTQ2006-13163/BQU DURACIÓN DESDE 01-12-06 HASTA: 31-11-2009 INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Ángel Rodriguez Pierna TÍTULO DEL PROYECTO: Desarrollo y fabricación de un prototipo de celdas de combustible de alcoholes (DMFC y DEFC) de 5-50 W con ánodos metálicos amorfos de base NiNbPtX ( X=Sn,Ru,Rh,Co,Ce). ENTIDAD FINANCIADORA: Gobierno Vasco (programa SAIOTEK_2006) DURACIÓN DESDE 01-07-06 HASTA: 31-12-07 (SOLICITADO) INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Ángel Rodríguez Pierna Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

  22. Laboratorio de Química Industrial e Ingeniería Electroquímica Universidad del País Vasco EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Prof. Dr. Ángel Rodriguez Pierna (Responsable del Grupo) Prof. Dr. Florencio Fernández Marzo Prof. Dra. Mirari M. Antxustegi Prof. Dr. Fernando Zamora Gabaldón Prof. Dra. Mª Carmen González Calleja Prof. Dr. Francisco López Ruiz Prof. Lic. Beatriz Cartón García Prof. Ing. Ángel Pérez Manso Lic. Gema Vara Salazar Lic. José E. Barranco Riberos M.L. D. Agustín Lorenzo Martín Reunión Universidad-Empresa Diciembre 2006

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