Investigación del rendimiento electroquímico de la hibridación de MXene a base de titanio con ceniza de cáscara de arroz (RHA) como material de soporte de catalizador de ánodo
Autores: Nazamdin, Muhamad Kamil; Mohamed Ariff, Azmah Hanim; Saidur, Rahman; Abdullah, Norulsamani; Tan, Kim Han; Abdul Aziz, Nuraini
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Mxenes
Estrategia de síntesis
Celda de combustible de metanol directo
Compuestos híbridos
Propiedades electroquímicas
Ceniza de cáscara de arroz
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
Los MXenes poseen características únicas que son útiles para un desarrollo industrial más amplio. Sin embargo, aunque se han descubierto muchas composiciones diferentes de MXenes, se ha realizado poca investigación sobre la estrategia de síntesis óptima para producir el mejor rendimiento de MXenes. Por lo tanto, se lleva a cabo un trabajo sustancial sobre la relación entre la estructura y las propiedades de la síntesis para aplicaciones de celdas de combustible de metanol directo (DMFC), ya que los MXenes se han hibridado con ceniza de cáscara de arroz (RHA) con éxito. En este estudio, para producir MXene basado en titanio, se añaden nanopartículas de Ti3C2 a la matriz de ceniza de cáscara de arroz para sintetizar compuestos híbridos RHA/MXene (R-MX). Utilizando diferentes porcentajes de peso de MXene hibridado con ceniza de cáscara de arroz (2 % p/p R-MX, 4 % p/p R-MX y 6 % p/p R-MX), se obtienen diferentes propiedades electroquímicas. Mientras tanto, se realiza un análisis electroquímico para investigar el rendimiento de oxidación de metanol utilizando Voltametría de Barrido Lineal (LSV). El porcentaje más alto del compuesto híbrido R-MX, 6 % p/p MXene, mostró la pendiente de Tafel más baja (148 mV/dec) y la mayor densidad de corriente de intercambio iónico en el mismo análisis de Tafel. Además, la incorporación de MXene en RHA produjo buenos resultados en el análisis de cronoamperometría (CA), con el porcentaje más alto del compuesto híbrido, R-6MX, mostrando la tasa de retención más alta del 97.28%. Mientras tanto, el análisis del diagrama de Nyquist mostró un aumento en el diámetro del arco semicircular en la región de baja frecuencia, lo que implica una menor resistencia de carga interfacial al añadir MXene a RHA. Este resultado correspondió a los hallazgos del análisis de CA y LSV, R-6MX mostró un rendimiento notable en términos de tener la densidad de corriente pico más alta de 0.9454 mA/cm2 y una tasa de retención del 97.28%. Ambos valores muestran que el híbrido R-6MX pudo mantener una alta corriente durante toda la duración. La corriente se mantiene en una forma estable durante algún tiempo, demostrando que R-6MX fue el más estable, con una reacción de corrosión mínima y tolerancia en un medio de metanol. Los resultados de este estudio permitieron evaluar la posibilidad de utilizar material RHA verde y de bajo costo para aplicaciones de celdas de combustible para promover la sostenibilidad. La novedad de este trabajo es que se incorpora una fuente barata de RHA basada en sílice, un tipo de material de desecho, con MXene a través de procesos de hibridación.
Descripción
Los MXenes poseen características únicas que son útiles para un desarrollo industrial más amplio. Sin embargo, aunque se han descubierto muchas composiciones diferentes de MXenes, se ha realizado poca investigación sobre la estrategia de síntesis óptima para producir el mejor rendimiento de MXenes. Por lo tanto, se lleva a cabo un trabajo sustancial sobre la relación entre la estructura y las propiedades de la síntesis para aplicaciones de celdas de combustible de metanol directo (DMFC), ya que los MXenes se han hibridado con ceniza de cáscara de arroz (RHA) con éxito. En este estudio, para producir MXene basado en titanio, se añaden nanopartículas de Ti3C2 a la matriz de ceniza de cáscara de arroz para sintetizar compuestos híbridos RHA/MXene (R-MX). Utilizando diferentes porcentajes de peso de MXene hibridado con ceniza de cáscara de arroz (2 % p/p R-MX, 4 % p/p R-MX y 6 % p/p R-MX), se obtienen diferentes propiedades electroquímicas. Mientras tanto, se realiza un análisis electroquímico para investigar el rendimiento de oxidación de metanol utilizando Voltametría de Barrido Lineal (LSV). El porcentaje más alto del compuesto híbrido R-MX, 6 % p/p MXene, mostró la pendiente de Tafel más baja (148 mV/dec) y la mayor densidad de corriente de intercambio iónico en el mismo análisis de Tafel. Además, la incorporación de MXene en RHA produjo buenos resultados en el análisis de cronoamperometría (CA), con el porcentaje más alto del compuesto híbrido, R-6MX, mostrando la tasa de retención más alta del 97.28%. Mientras tanto, el análisis del diagrama de Nyquist mostró un aumento en el diámetro del arco semicircular en la región de baja frecuencia, lo que implica una menor resistencia de carga interfacial al añadir MXene a RHA. Este resultado correspondió a los hallazgos del análisis de CA y LSV, R-6MX mostró un rendimiento notable en términos de tener la densidad de corriente pico más alta de 0.9454 mA/cm2 y una tasa de retención del 97.28%. Ambos valores muestran que el híbrido R-6MX pudo mantener una alta corriente durante toda la duración. La corriente se mantiene en una forma estable durante algún tiempo, demostrando que R-6MX fue el más estable, con una reacción de corrosión mínima y tolerancia en un medio de metanol. Los resultados de este estudio permitieron evaluar la posibilidad de utilizar material RHA verde y de bajo costo para aplicaciones de celdas de combustible para promover la sostenibilidad. La novedad de este trabajo es que se incorpora una fuente barata de RHA basada en sílice, un tipo de material de desecho, con MXene a través de procesos de hibridación.