Tecnologı́as cuánticas aplicadas a la Electrocatálisis

Abstract

En el presente proyecto se abordarán estudios teóricos relacionados con nanomateriales electrocatalíticos y el análisis cinético de reacciones involucradas en las celdas de combustible de bajas temperaturas. Se pretende contribuir al entendimiento de los principios fundamentales que rigen la Electrocatálisis a través del desarrollo de modelos teóricos que permitan la evaluación de la actividad electrocatalítica de las reacciones de hidrógeno y de reducción de oxígeno sobre quantum dots de grafeno y grafino modificados con metales, y su correlación con las propiedades del material (naturaleza química, geometrías, propiedades adsortivas). Una meta importante es disponer de evidencias que permitan el diseño inteligente de nanomateriales que sean más eficientes para una dada reacción. Se aplicarán métodos químico-cuánticos para construir dichos electrodos, se estudiarán los procesos asociados con las reacciones mencionadas así como también la influencia de propiedades electrónicas y magnéticas de los nuevos diseños sobre las propiedades catalíticas. Mediante la aplicación de la Teoría de la Electrocatálisis, se evaluará el efecto del entorno electroquímico durante el proceso de transferencia electrónica y la actividad electrocatalítica de los nanomateriales. Finalmente se investigará y discutirá sobre los cambios en el efecto del confinamiento cuántico existente en los quantum dots de grafeno debido a la modificación metálica.

In the present project, theoretical studies related to electrocatalytic nanomaterials and the kinetic analysis of reactions involved in low-temperature fuel cells will be addressed. The aim is to contribute to the understanding of the fundamental principles governing Electrocatalysis through the development of theoretical models that allow the evaluation of the electrocatalytic activity of hydrogen and oxygen reactions on metal-modified graphene quantum dots and metal-modified graphyne, and their correlation with material properties (chemical nature, geometries, adsorptive properties). An important goal is to provide evidence for the intelligent design of nanomaterials that are more efficient for a given reaction. Chemical-quantum methods will be applied to construct such electrodes, studying the processes associated with the mentioned reactions as well as the influence of electronic and magnetic properties of the new designs on catalytic properties. By applying the Theory of Electrocatalysis, the effect of the electrochemical environment during the electron transfer process and the electrocatalytic activity of the nanomaterials will be evaluated. Finally, the changes in the quantum confinement effect existing in graphene quantum dots due to metal modification will be investigated and discussed.