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A study of the electro-reforming of bioethanol produced through sugar fermentation using a Pt-Ni supported on graphene nanoplatelets (Pt-Ni/GNPs) anodic catalyst is presented here. The physicochemical characterization of the anodic catalyst showed a good dispersion and small sizes of the metallic crystallite. Then, the evolution of the electrochemical activity over time of three bioethanol batches with different initial sugar concentrations of 150, 200 and 250 g·L−1 was explored in a Proton Exchange Membrane (PEM) electrolysis cell. A general growth in the ethanol concentration over time was observed for all the bioethanol batches, along with an improvement in the electrochemical activity, principally associated to ethanol oxidation reaction (EOR). Additionally, the presence of non-fermented sugar and other molecules formed during fermentation exhibited a negative contribution in the electrochemical activity. The bioethanol batch with an initial sugar concentration of 200 g·L−1 presented the best compromise between bioethanol production, fermentation time and electrochemical activity, achieving competitive current densities (∼285 mA·cm−2 at 1.2 V) and energy consumption values (21.6 kWh·kgH2−1 at 100 mA·cm−2) to those from other publications using synthetic ethanol-water solutions. These results demonstrated the interest of the used Pt-Ni/GNPs anodic catalyst for the renewable hydrogen production via direct electro-reforming of liquid biofuels., Se presenta aquí un estudio del electro-reformado de bioetanol producido a través de la fermentación de azúcar usando un catalizador anódico de Pt-Ni soportado en nanoplaquetas de grafeno (Pt-Ni/GNPs). La caracterización fisicoquímica del catalizador anódico mostró una buena dispersión y pequeños tamaños de los cristalitos metálicos . Luego, se exploró la evolución de la actividad electroquímica en el tiempo de tres lotes de bioetanol con diferentes concentraciones iniciales de azúcar de 150, 200 y 250 g·L -1 en una celda de electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM). Se observó un crecimiento general en la concentración de etanol a lo largo del tiempo para todos los lotes de bioetanol, junto con una mejora en la actividad electroquímica, principalmente asociada a la reacción de oxidación del etanol.(EO). Adicionalmente, la presencia de azúcar no fermentado y otras moléculas formadas durante la fermentación exhibieron una contribución negativa en la actividad electroquímica. El lote de bioetanol con una concentración inicial de azúcar de 200 g·L −1 presentó el mejor compromiso entre producción de bioetanol, tiempo de fermentación y actividad electroquímica, alcanzando densidades de corriente (∼285 mA·cm −2 a 1,2 V) y valores de consumo de energía competitivos ( 21,6 kWh·kgH 2 −1 a 100 mA·cm −2 ) a los de otras publicaciones que utilizan soluciones sintéticas de etanol y agua. Estos resultados demostraron el interés del catalizador anódico Pt-Ni/GNPs utilizado para la producción de hidrógeno renovable.vía electro-reformado directo de biocombustibles líquidos.

Cobalt catalysts (5 wt%) using β-SiC as a support and modified with different alkaline (K and Cs), alkaline-earth (Ca and Mg) and rare-earth (La and Ce) metals were prepared, characterized, and examined in the hydrogen production from ammonia decomposition at low temperatures. Porous SiC has been proved to be a suitable support for promoted cobalt catalysts, which are highly active for the target decomposition reaction. Catalysts modified with small amount (1 wt%) of K and La remarkably enhanced the catalytic activity whereas the addition of Cs, Mg, Ca or Ce to cobalt catalyst decreased the ammonia conversion with respect to the unpromoted catalyst. The total basic sites and electron-donor properties of the K metal modified the electronic structure of cobalt active sites increasing the ammonia conversion at low temperatures. However, an excess of K promoter resulted in a decrease in the hydrogen production due to the blockage of the active sites. Therefore, the catalyst containing 1 wt% K and 5 wt% Co resulted in an excellent H2 production associated with an ammonia conversion close to 100% at 450 °C. Moreover, the selected catalyst provided suitable performance stability after one day of reaction., Se prepararon, caracterizaron y examinaron catalizadores de cobalto (5% en peso) usando β-SiC como soporte y modificados con diferentes metales alcalinos (K y Cs), alcalinotérreos (Ca y Mg) y de tierras raras (La y Ce). en la producción de hidrógenode la descomposición del amoníaco a bajas temperaturas. Se ha demostrado que el SiC poroso es un soporte adecuado para los catalizadores de cobalto promovido, que son muy activos para la reacción de descomposición objetivo. Los catalizadores modificados con una pequeña cantidad (1% en peso) de K y La mejoraron notablemente la actividad catalítica, mientras que la adición de Cs, Mg, Ca o Ce al catalizador de cobalto disminuyó la conversión de amoníaco con respecto al catalizador sin promover. Los sitios básicos totales y las propiedades de donador de electrones del metal K modificaron la estructura electrónica de los sitios activos de cobalto aumentando la conversión de amoníaco a bajas temperaturas. Sin embargo, un exceso de promotor K resultó en una disminución en la producción de hidrógeno debido al bloqueo de los sitios activos. Por lo tanto, el catalizador que contenía 1 % en peso de K y 5 % en peso de Co resultó en un excelente H 2producción asociada a una conversión de amoníaco cercana al 100% a 450 °C. Además, el catalizador seleccionado proporcionó una estabilidad de rendimiento adecuada después de un día de reacción.

A bottleneck for the deployment of the Anion Exchange Membrane Water Electrolysis (AEMWE) is the manufacturing of efficient and long lasting anodes and cathodes for the cells. Highly performant bimetallic Ni/Fe catalyst films with various atomic ratios have been prepared by magnetron sputtering in an oblique angle configuration (MS-OAD) and used as anodes for AEMWE. Electrocatalytic experiments in a small three-electrode cell and a thorough analysis of the electrode properties with various physico-chemical characterization techniques have been used to select the nanostructured anode catalyst which, depicting an optimized Ni/Fe ratio, presents the maximum activity for the oxygen evolution reaction. These anode layers are then scale-up for their integration in an AEMWE cell where the influence of assembly conditions and the effect of adding an ionomer to the anodes have been studied. The obtained results have demonstrated the outstanding properties of the fabricated bimetallic films in terms of activity, stability, and operation under ionomer-free conditions. Current density values around 400 and 600 mA cm−2 at 40 °C and 60 °C (2.0 V), respectively, much higher than those obtained with pure Ni, were obtained with an optimized membrane electrode assembly. The high yield obtained with these electrodes gains further relevance when considering that the current yield per unit mass of the anodic active phase catalyst (i.e., 1086 mA mg−1 at 2.0 V and 40 °C) is the highest among equivalent values reported in literature. The possibilities and prospects of the use of bimetallic catalyst films prepared by MS-OAD for AEMWE are discussed., Un cuello de botella para el despliegue de la electrólisis de agua con membrana de intercambio aniónico (AEMWE) es la fabricación de ánodos y cátodos eficientes y duraderos para las celdas. Se prepararon películas catalíticas bimetálicas de Ni/Fe de alto rendimiento con diversas proporciones atómicas mediante pulverización catódica de magnetrón en una configuración de ángulo oblicuo (MS-OAD) y se usaron como ánodos para AEMWE. Se han utilizado experimentos electrocatalíticos en una pequeña celda de tres electrodos y un análisis exhaustivo de las propiedades del electrodo con varias técnicas de caracterización físico-químicas para seleccionar el catalizador de ánodo nanoestructurado que, con una relación Ni/Fe optimizada, presenta la máxima actividad para el oxígeno. reacción de evolución. Estas capas de ánodos luego se escalan para su integración en una celda AEMWE donde se ha estudiado la influencia de las condiciones de ensamblaje y el efecto de agregar un ionómero a los ánodos. Los resultados obtenidos han demostrado las excelentes propiedades de las películas bimetálicas fabricadas en términos de actividad, estabilidad y funcionamiento en condiciones libres de ionómeros. Valores de densidad de corriente en torno a 400 y 600 mA·cm−2 a 40 °C y 60 °C (2,0 V), respectivamente, muy superiores a los obtenidos con Ni puro, se obtuvieron con un conjunto de electrodo de membrana optimizado. El alto rendimiento obtenido con estos electrodos adquiere mayor relevancia si se considera que el rendimiento de corriente por unidad de masa del catalizador de fase activa anódica (es decir, 1086 mA mg −1 a 2,0 V y 40 °C) es el más alto entre los valores equivalentes reportados en la literatura. . Se discuten las posibilidades y perspectivas del uso de películas catalíticas bimetálicas preparadas por MS-OAD para AEMWE.

The use of direct liquid fuel cells is acquiring increasing interest as an alternative to hydrogen fuel cells, given the low H2 volumetric energy density and difficulties linked to its storage, transport and handling. In particular, direct isopropanol fuel cells (DIFC) has two main competitive advantages: i) Isopropyl alcohol (IPA) electrooxidation reaction leads to negligible CO2 production at the anode, as opposed to the oxidation of methanol or ethanol, among others,1 and ii) the main oxidation product, i.e., acetone, is easily hydrogenated back to 2-propanol either catalytically or electrochemically. In this way, acetone becomes a promising hydrogen receptor to be coupled with liquid organic hydrogen carriers in a proper transfer hydrogenation system.2 However, DIFCs typically employ Pt-based anodes, which suffer from a strong metal deactivation due to adsorbed acetone. The use of binary catalysts like PtRu partially solves this problem,1,3 but a deep understanding of this particular deactivation phenomenon still lacks. In the present work, isopropanol electrooxidation reaction in acidic media has been studied on Pt/C and PtRu/C catalysts under different operation conditions to evaluate the electrocatalytic activity, selectivity and stability of these model electrodes and to determine the most appropriate conditions to avoid or mitigate the catalyst deactivation.

Water electrolysis to obtain hydrogen in combination with intermittent renewable energy resources is an emerging sustainable alternative to fossil fuels. Among the available electrolyzer technologies, anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE) has been paid much attention because of its advantageous behavior compared to other more traditional approaches such as solid oxide electrolyzer cells, and alkaline or proton exchange membrane water electrolyzers. Recently, very promising results have been obtained in the AEMWE technology. This review paper is focused on recent advances in membrane electrode assembly components, paying particular attention to the preparation methods for catalyst coated on gas diffusion layers, which has not been previously reported in the literature for this type of electrolyzers. The most successful methodologies utilized for the preparation of catalysts, including co-precipitation, electrodeposition, sol–gel, hydrothermal, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, ion beam sputtering, and magnetron sputtering deposition techniques, have been detailed. Besides a description of these procedures, in this review, we also present a critical appraisal of the efficiency of the water electrolysis carried out with cells fitted with electrodes prepared with these procedures. Based on this analysis, a critical comparison of cell performance is carried out, and future prospects and expected developments of the AEMWE are discussed., La electrólisis del agua para obtener hidrógeno en combinación con recursos energéticos renovables intermitentes es una alternativa sostenible emergente a los combustibles fósiles. Entre las tecnologías de electrolizadores disponibles, se ha prestado mucha atención a la electrólisis de agua con membrana de intercambio de aniones (AEMWE) debido a su comportamiento ventajoso en comparación con otros enfoques más tradicionales, como las celdas de electrolizador de óxido sólido y los electrolizadores de agua con membrana de intercambio de protones o alcalinos. Recientemente, se han obtenido resultados muy prometedores en la tecnología AEMWE. Este artículo de revisión se centra en los avances recientes en los componentes de ensamblaje de electrodos de membrana, prestando especial atención a los métodos de preparación de capas de difusión de gas recubiertas de catalizador, lo que no se ha informado previamente en la literatura para este tipo de electrolizadores. Se han detallado las metodologías más exitosas utilizadas para la preparación de catalizadores, incluidas las técnicas de coprecipitación, electrodeposición, sol-gel, hidrotermal, deposición de vapor químico, deposición de capas atómicas, pulverización catódica de haz de iones y deposición catódica de magnetrón. Además de una descripción de estos procedimientos, en esta revisión también presentamos una evaluación crítica de la eficiencia de la electrólisis del agua realizada con celdas provistas de electrodos preparados con estos procedimientos. Con base en este análisis, se lleva a cabo una comparación crítica del rendimiento de las celdas y se discuten las perspectivas futuras y los desarrollos esperados de la AEMWE. y técnicas de deposición por pulverización catódica de magnetrón. Además de una descripción de estos procedimientos, en esta revisión también presentamos una evaluación crítica de la eficiencia de la electrólisis del agua realizada con celdas provistas de electrodos preparados con estos procedimientos. Con base en este análisis, se lleva a cabo una comparación crítica del rendimiento de las celdas y se discuten las perspectivas futuras y los desarrollos esperados de la AEMWE. y técnicas de deposición por pulverización catódica de magnetrón. Además de una descripción de estos procedimientos, en esta revisión también presentamos una evaluación crítica de la eficiencia de la electrólisis del agua realizada con celdas provistas de electrodos preparados con estos procedimientos. Con base en este análisis, se lleva a cabo una comparación crítica del rendimiento de las celdas y se discuten las perspectivas futuras y los desarrollos esperados de la AEMWE.

The electrochemical properties and their relationship with the physico-chemical properties of graphene-based materials have been studied. Graphite was used as the raw material and it was oxidised and then reduced by two alternative approaches, namely thermal and multi-step reduction using ascorbic acid. It was demonstrated that the physico-chemical characteristics of the material are directly related to the synthesis method and greatly influence the major capacitance of the material. It was observed that the materials with lower levels of functional oxygen groups and with a more ordered structure, i.e. similar to graphene powder, are the ideal candidates for use in electrochemical applications as these materials have better capacitance and specific capacitances.

A series of ruthenium catalysts using β-SiC as a support was synthesized with different metal loading (1−5 wt.% of Ru). Catalysts were characterized and tested with hydrogen production by catalytic ammonia decomposition. Additionally, the influence of calcination conditions as well as reduction temperatures (673 K and 873 K) was studied. Ru dispersion and metallic particle size were found to greatly influence catalytic activity. Moreover, calcination in a nitrogen atmosphere could remove a higher proportion of chlorine species derived from the precursor, thereby enhancing catalytic activity. Furthermore, a lower reduction temperature resulted in smaller particle sizes of ruthenium, which were more active in ammonia decomposition. Maximum intrinsic activity was obtained for a Ru size of around 5 nm. The catalyst containing 2.5 wt.% Ru, calcined in a N2 atmosphere and reduced at 673 K resulted in excellent H2 production from ammonia decomposition, with ammonia conversion close to 100% at 623 K was obtained. Porous SiC proved to be a suitable support for the nanosized Ru catalyst and was highly active in hydrogen production from ammonia decomposition. Moreover, this support provided good performance stability after one day of reaction., Se sintetizó una serie de catalizadores de rutenio que utilizan β-SiC como soporte con diferentes cargas de metal (1-5 % en peso de Ru). Los catalizadores fueron caracterizados y probados con producción de hidrógeno por descomposición catalítica de amoníaco. Adicionalmente, se estudió la influencia de las condiciones de calcinación así como de las temperaturas de reducción (673 K y 873 K). Se encontró que la dispersión de Ru y el tamaño de las partículas metálicas influyen en gran medida en la actividad catalítica. Además, la calcinación en una atmósfera de nitrógeno podría eliminar una mayor proporción de especies de cloro derivadas del precursor, mejorando así la actividad catalítica. Además, una temperatura de reducción más baja dio como resultado tamaños de partículas de rutenio más pequeños, que fueron más activos en la descomposición del amoníaco. La actividad intrínseca máxima se obtuvo para un tamaño de Ru de alrededor de 5 Nuevo Méjico. El catalizador que contenía 2,5 % en peso de Ru, calcinado en una atmósfera de N2 y reducido a 673 K dio como resultado una excelente producción de H2 a partir de la descomposición del amoníaco, con una conversión de amoníaco cercana al 100% a 623 K. El SiC poroso demostró ser un soporte adecuado para el catalizador de Ru de tamaño nanométrico y fue muy activo en la producción de hidrógeno a partir de la descomposición del amoníaco. Además, este soporte proporcionó una buena estabilidad del rendimiento después de un día de reacción.

The use of renewable energy and hydrogen technology is a sustainable solution for the intermittent feature of renewable energies. Hence, the aim of the present work is to design a self-sufficient system for a one-family house by coupling a solar photovoltaic array and an anion exchange membrane water electrolyzer (AEMWE). The first step is the selection of the photovoltaic panel by using PV-SYST 7.0 software. Then, the hydrogen production system is calculated by coupling the electrolyzer and photovoltaic panel current–potential curves. A fuel cell is selected to use the hydrogen produced when solar energy is not available. Finally, the hydrogen storage tank is also estimated to store hydrogen for a design basis of four consecutive cloudy days according to the hydrogen consumption of the fuel cell. The whole system is designed by a simple procedure for a specific location in Ciudad Real (Spain) for January, which is known as the coldest month of the year. The simple procedure described in this work could be used elsewhere and demonstrated that the hydrogen production at low scale is a suitable technology to use renewable energy for self-energy supporting in a residential application without any connection to the grid, El uso de energías renovables y la tecnología del hidrógeno es una solución sostenible para la característica intermitente de las energías renovables. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar un sistema autosuficiente para una vivienda unifamiliar mediante el acoplamiento de un panel solar fotovoltaico y un electrolizador de agua con membrana de intercambio aniónico (AEMWE). El primer paso es la selección del panel fotovoltaico utilizando el software PV-SYST 7.0. Luego, el sistema de producción de hidrógeno se calcula acoplando las curvas de corriente-potencial del electrolizador y el panel fotovoltaico. Se selecciona una pila de combustible para utilizar el hidrógeno producido cuando no se dispone de energía solar. Finalmente, también se estima que el tanque de almacenamiento de hidrógeno almacenará hidrógeno para una base de diseño de cuatro días nublados consecutivos de acuerdo con el consumo de hidrógeno de la celda de combustible. Todo el sistema está diseñado mediante un procedimiento simple para una ubicación específica en Ciudad Real (España) para enero, que se conoce como el mes más frío del año. El simple procedimiento descrito en este trabajo podría usarse en otros lugares y demostró que la producción de hidrógeno a baja escala es una tecnología adecuada para usar energía renovable para el autoabastecimiento de energía en una aplicación residencial sin ninguna conexión a la red.

The effect of the addition of three oxophilic co-metals (Sn, Mo and Re) on the electrochemical performance of Pd in the ethanol oxidation reaction (EOR) was investigated by performing half-cell and membrane-less electrolysis cell experiments. While the additions of Sn and Re were found to improve significantly the EOR performance of Pd, Mo produced no significant promotional effect. When added in significant amounts (50:50 ratio), Sn and Re produced a 3–4 fold increase in the mass-normalized oxidation peak current as compared to the monometallic Pd/C material. Both the electrochemical surface area and the onset potential also improved upon addition of Sn and Re, although this effect was more evident for Sn. Cyclic voltammetry (CV) measurements revealed a higher ability of Sn for accommodating OH- species as compared to Re, which could explain these results. Additional tests were carried out in a membrane-less electrolysis system. Pd50Re50/C and Pd50Sn50/C both showed higher activity than Pd/C in this system. Chronopotentiometric measurements at constant current were carried out to test the stability of both catalysts in the absence of a membrane. Pd50Sn50/C was significantly more stable than Pd50Re50/C, which showed a rapid increase in the potential with time. Despite operating in the absence of a membrane, both catalysts generated a high-purity (e.g., 99.99%) hydrogen stream at high intensities and low voltages. These conditions could lead to significant energy consumption savings compared to commercial water electrolyzer, Se investigó el efecto de la adición de tres cometales oxófilos (Sn, Mo y Re) en el rendimiento electroquímico de Pd en la reacción de oxidación de etanol (EOR) realizando experimentos de celdas de electrólisis sin membrana y de media celda. Si bien se encontró que las adiciones de Sn y Re mejoraban significativamente el rendimiento EOR de Pd, Mo no produjo un efecto promocional significativo. Cuando se agregaron en cantidades significativas (proporción 50:50), Sn y Re produjeron un aumento de 3 a 4 veces en la corriente máxima de oxidación de masa normalizada en comparación con el material monometálico Pd/C. Tanto el área de superficie electroquímica como el potencial de inicio también mejoraron con la adición de Sn y Re, aunque este efecto fue más evidente para Sn. Las mediciones de voltamperometría cíclica (CV) revelaron una mayor capacidad de Sn para acomodar especies de OH- en comparación con Re, lo que podría explicar estos resultados. Se llevaron a cabo pruebas adicionales en un sistema de electrólisis sin membrana. PD50 Re 50 /C y Pd 50 Sn 50 /C mostraron una mayor actividad que Pd/C en este sistema. Se realizaron medidas cronopotenciométricas a corriente constante para probar la estabilidad de ambos catalizadores en ausencia de membrana. El Pd 50 Sn 50 /C fue significativamente más estable que el Pd 50 Re 50 /C, que mostró un rápido aumento del potencial con el tiempo. A pesar de operar en ausencia de una membrana, ambos catalizadores generaron una corriente de hidrógeno de alta pureza (por ejemplo, 99,99%) a intensidades altas y voltajes bajos. Estas condiciones podrían conducir a un ahorro significativo en el consumo de energía en comparación con los electrolizadores de agua comerciales

Ethanol electrochemical reforming mechanism on bimetallic PtRu/C catalyst was studied in a proton exchange membrane cell at 80 °C. In this work, we report for the first time the ethyl acetate pathway in acid media, evaluating all the possible chemical routes that may be involved in the ethanol oxidation reaction. Chronopotentiometry and open circuit voltage essays were conducted for different reactant compositions to explore each pathway nature individually. Among all processes, only ethyl acetate follows a non-electrocatalytic mechanism (via hemiacetal) with the consequent over-faradaic hydrogen production. The influence of the initial concentration on the product yields was studied for a wide range of ethanol solutions (0.5–6 M) and applied current levels (0.2–1.4 A). Promising current density values were obtained (1000 mA cm−2, 1.4 V) for high ethanol concentrations (4–6 M), which led to high conversion rates. Additionally, losses in the electrocatalytic activity took place for 0.5–3 M solutions at potentials close to 1 V due to mass transfer limitations. Regarding product distribution (apart from H2), low concentration levels increased the acetic acid yield, while more concentrated solutions boosted the acetaldehyde and ethyl acetate generation. Finally, the required power to achieve 1 kg of each reaction product was estimated., Se estudió el mecanismo de reformado electroquímico del etanol en un catalizador bimetálico PtRu/C en una celda de membrana de intercambio de protones a 80 °C. En este trabajo reportamos por primera vez la ruta del acetato de etilo en medio ácido, evaluando todas las posibles rutas químicas que pueden estar involucradas en la reacción de oxidación del etanol. Se realizaron ensayos de cronopotenciometría y voltaje de circuito abierto para diferentes composiciones de reactivos para explorar la naturaleza de cada ruta individualmente. Entre todos los procesos, solo el acetato de etilo sigue un mecanismo no electrocatalítico (a través del hemiacetal) con la consiguiente producción de hidrógeno sobrefaradaico.. Se estudió la influencia de la concentración inicial en los rendimientos del producto para una amplia gama de soluciones de etanol (0,5–6 M) y niveles de corriente aplicados (0,2–1,4 A). Se obtuvieron valores prometedores de densidad de corriente (1000 mA cm −2 , 1,4 V) para altas concentraciones de etanol (4–6 M), lo que condujo a altas tasas de conversión. Además, se produjeron pérdidas en la actividad electrocatalítica para soluciones de 0,5–3 M a potenciales cercanos a 1 V debido a las limitaciones de transferencia de masa . En cuanto a la distribución del producto (aparte del H 2 ), los niveles bajos de concentración aumentaron el rendimiento de ácido acético, mientras que las soluciones más concentradas aumentaron el acetaldehídoy generación de acetato de etilo. Finalmente, se estimó la potencia requerida para lograr 1 kg de cada producto de reacción.

This study reports the electrochemical activation (EPOC) of ruthenium catalyst film with alkaline ion conductors for hydrogen production via catalytic decomposition of ammonia. Two electrocatalysts, Ru/Na-βAl2O3 and Ru/K-βAl2O3 have been prepared, characterized, and tested under low temperature reaction conditions (250–350 °C). The electrochemically supply of moderate amounts of alkaline ions (Na+ and K+) from the solid electrolyte support to the ruthenium catalyst film, activated the hydrogen production rate. The promotional effect has been attributed to a strengthening of the chemisorptive bond of weakly adsorbed N surface species, which stabilizes N adsorbed molecules on the ruthenium catalyst surface and thus facilitating the ammonia decomposition reaction. Among the two alkali ions, the effect of potassium was stronger, increasing the hydrogen production rate above 230% at 300 °C under optimally conditions. Temperature programmed reaction experiments also confirms the interest of EPOC for the activation of the catalyst at low temperatures.

The ethanol electro-reforming process was studied over PtRu/C catalysts synthesized by the modified polyol method with different compositions. In particular, this work reports the influence of anodic Pt:Ru ratio (5:1, 2:1 and 1:2) on the organic product distribution (acetaldehyde, acetic acid and ethyl acetate) and pure hydrogen generation at different current densities operation levels. Physicochemical characterization of the catalysts was made by X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed reduction (TPR) and N2 adsorption–desorption measurements. XRD patterns showed that Ru is introduced into the Pt structure, forming an alloy between both metals. Also, the degree of alloy was higher by increasing the Ru amounts. From TPR profiles Pt was found to be properly reduced while Ru was both in metallic state and forming RuO2. The electrochemical behaviour of each catalyst towards ethanol electro-reforming process was investigated through electrochemical techniques in a half cell and a single proton exchange membrane (PEM) cell systems. An intermediate Pt:Ru ratio was found to result in high current density and electrochemical surface area (ECSA) values along with lower amounts of adsorbed species. Also, Ru addition seems to diminish the degree of degradation of the catalyst. Based on characterization and in agreement with essays carried out in a PEM cell at mild conditions (80 °C and 1 atm), PtRu/C 2:1 anode provided the best electrocatalytic results in terms of current density (740 mA cm−2), hydrogen production and selectivity toward acetic acid (up to 15% apart from acetaldehyde and ethyl acetate) while requiring the lowest energy consumption., Se estudió el proceso de electro-reformado de etanol sobre catalizadores PtRu/C sintetizados por el método de polioles modificados con diferentes composiciones. En particular, este trabajo reporta la influencia de la relación anódica Pt:Ru (5:1, 2:1 y 1:2) sobre la distribución de productos orgánicos (acetaldehído, ácido acético y acetato de etilo) y la generación de hidrógeno puro a diferentes densidades de corriente de operación. niveles La caracterización fisicoquímica de los catalizadores se realizó mediante difracción de rayos X (XRD), reducción a temperatura programada (TPR) y N 2mediciones de adsorción-desorción. Los patrones XRD mostraron que el Ru se introduce en la estructura del Pt, formando una aleación entre ambos metales. Además, el grado de aleación fue mayor al aumentar las cantidades de Ru. A partir de los perfiles de TPR, se encontró que Pt se redujo correctamente mientras que Ru estaba en estado metálico y formaba RuO 2. El comportamiento electroquímico de cada catalizador hacia el proceso de electrorreformado de etanol se investigó a través de técnicas electroquímicas en sistemas de celda de media celda y de membrana de intercambio de protones simple (PEM). Se encontró que una relación Pt:Ru intermedia daba como resultado valores altos de densidad de corriente y área de superficie electroquímica (ECSA) junto con cantidades más bajas de especies adsorbidas. Además, la adición de Ru parece disminuir el grado de degradación del catalizador. En base a la caracterización y de acuerdo con ensayos realizados en una celda PEM en condiciones suaves (80 °C y 1 atm), el ánodo PtRu/C 2:1 proporcionó los mejores resultados electrocatalíticos en términos de densidad de corriente (740 mA cm −2), producción de hidrógeno y selectividad hacia el ácido acético (hasta un 15 % aparte del acetaldehído y el acetato de etilo) con el menor consumo energético.

Promising and highly novel catalysts based on ruthenium (Ru) supported on reduced graphene oxide were synthesized, characterized and tested for COx-free hydrogen generation by catalytic ammonia decomposition. Metal loading and amount of a pre-reducing agent clearly affect the catalytic properties of the final catalysts. A Ru loading higher than 2.5 wt% resulted in Ru particles of size higher than 5 nm, which were agglomerated, thus decreasing the amount of the most active sites (B5 type-sites) and therefore the ammonia conversion. Additionally, a graphene oxide (GO) hydrothermal pre-reduction with 2-chloroethylamine hydrochloride, led materials with a more ordered structure which is associated with a good electronic conductivity and, higher basicity. Optimal catalytic activity is achieved using a reducing agent/GO ratio of 5/3 (wt/wt) and a Ru loading of 2.5 wt%. Thus, 2.5Ru/10C-rGO catalyst resulted in excellent hydrogen (H2) production from ammonia decomposition, with an ammonia conversion close to 96% and hydrogen production rate of 9.1 mmolH2 gcat−1 min−1 at 400 °C. Reduced graphene oxide proved to be a suitable support in the development of nanosized Ru catalysts being the optimal one highly active in COx-free hydrogen generation during more than 60 h of reaction, providing virtuous stability., Catalizadores prometedores y altamente novedosos basados ​​en rutenio (Ru) soportado en óxido de grafeno reducido fueron sintetizados, caracterizados y probados para CO x-generación de hidrógeno libre por descomposición catalítica de amoníaco. La carga de metal y la cantidad de un agente prerreductor afectan claramente las propiedades catalíticas de los catalizadores finales. Una carga de Ru superior al 2,5% en peso resultó en partículas de Ru de tamaño superior a 5 nm, que se aglomeraron, disminuyendo así la cantidad de los sitios más activos (sitios tipo B5) y por lo tanto la conversión de amoníaco. Además, una prerreducción hidrotermal de óxido de grafeno (GO) con clorhidrato de 2-cloroetilamina, llevó a materiales con una estructura más ordenada que se asocia con una buena conductividad electrónica y una mayor basicidad. La actividad catalítica óptima se logra utilizando una relación de agente reductor/GO de 5/3 (p/p) y una carga de Ru de 2,5 % en peso. Por lo tanto, el catalizador 2.5Ru/10C-rGO resultó en un excelente hidrógeno (H 2) producción a partir de la descomposición del amoníaco, con una conversión de amoníaco cercana al 96% y una tasa de producción de hidrógeno de 9,1 mmolH 2 g cat −1 min −1 a 400 °C. El óxido de grafeno reducido demostró ser un soporte adecuado en el desarrollo de catalizadores de Ru nanométricos siendo el óptimo altamente activo en la generación de hidrógeno libre de CO x durante más de 60 h de reacción, proporcionando una estabilidad virtuosa.