El negro platino ( negro Pt ) es un polvo fino de platino con buenas propiedades catalíticas . El nombre de negro platino se debe a su color negro. Se utiliza de muchas maneras; como electrodo de película delgada, catalizador de membrana de celda de combustible o como ignición catalítica de gases inflamables para lámparas de gas, hornos y quemadores de estufas de "encendido automático".
El negro de platino se usa ampliamente como una película delgada que cubre el metal platino sólido, formando electrodos de platino para aplicaciones en electroquímica . El proceso de cubrir los electrodos de platino con una capa de negro de platino se llama "platinización del platino". El platino platinizado tiene una superficie real mucho mayor que la superficie geométrica del electrodo y, por lo tanto, exhibe una acción superior a la del platino brillante.
El polvo negro de platino se utiliza como catalizador en pilas de combustible de membrana de intercambio de protones . En la práctica habitual, el negro de platino se pulveriza mediante una boquilla ultrasónica o se presiona en caliente sobre la membrana o la capa de difusión de gas. Una suspensión de negro de platino y polvo de carbón en soluciones de etanol-agua sirve para optimizar la uniformidad del recubrimiento, la conductividad eléctrica y, en el caso de la aplicación a la membrana, para evitar la deshidratación de la membrana durante la aplicación.
Históricamente, muchas lámparas de gas, hornos y quemadores de estufas "autoencendidos" utilizaban negro platino para catalizar la oxidación de una pequeña cantidad de gas, encendiendo el dispositivo sin cerilla ni chispa. Esto funciona particularmente bien para el gas de producción , el gas ciudad y el gas de madera , que contienen una fracción sustancial de gas hidrógeno (H2 ) que está particularmente bien catalizado por el negro de platino.
El polvo negro de platino se puede fabricar a partir de cloroplatinato de amonio calentando a 500 °C en nitrato de sodio fundido durante 30 minutos, seguido de verter la masa fundida en agua, hervir, lavar y reducir el polvo marrón (que se cree que es dióxido de platino) con gas. hidrógeno a negro de platino. [1]
Antes de la platinización, la superficie del platino se limpia por inmersión en agua regia (solución al 50%, es decir, 3 volúmenes de 12 mol/kg de HCl, 1 volumen de 16 mol/kg de HNO3 , 4 volúmenes de agua). [2]
La platinización se realiza a menudo a partir de una solución acuosa de 0,072 mol/kg de ácido cloroplatínico y 0,00013 mol/kg de acetato de plomo , a una densidad de corriente de 30 mA/cm 2 durante hasta 10 minutos. El proceso desprende cloro en el ánodo; La interacción del cloro con el cátodo se evita empleando una separación adecuada (por ejemplo, una frita de vidrio ). [2]
Otro autor [1] recomienda galvanizar con una densidad de corriente de 5 mA/cm 2 invirtiendo la polaridad cada 30 segundos durante 15 minutos.
Después de la platinación, el electrodo debe enjuagarse y almacenarse en agua destilada. El electrodo pierde sus propiedades catalíticas tras una exposición prolongada al aire. [ cita necesaria ]
El proceso de galvanoplastia de negro de platino sobre platino fue inventado por Lummer y Kurlbaum cuando no pudieron reproducir las láminas de platino cubiertas de negro de humo de Langley para bolómetros . [3] [4] [5] [6] Cuando el negro de platino no se adhirió al cátodo, descubrieron que agregar alrededor del 1% de sulfato de cobre al ácido cloroplatínico en el electrolito mejoraba los resultados. Más tarde, descubrieron que una proporción mucho menor de acetato de plomo funcionaba mejor que el sulfato de cobre.
La esponja de platino es una forma porosa de platino de color negro grisáceo que puede adsorber una gran cantidad de gas, como hidrógeno u oxígeno, lo que permite su uso como catalizador en muchas reacciones de gases, como la oxidación del amonio. También se puede utilizar para la ignición de gases combustibles. Se utiliza como materia prima para instrumentos electrónicos, industria química y aleaciones de precisión. También se puede utilizar como agente tensioactivo . Es soluble en agua regia y se forma a partir de una masa de partículas metálicas.
Está formado por una masa de partículas de platino con las siguientes características:
Se prepara sumergiendo amianto en ácido cloroplatínico o cloroplatinato de amonio . Luego, la sustancia se quema para producir una esponja de platino. Alternativamente, se puede preparar calentando fuertemente cloroplatinato de amonio . Sus propiedades catalíticas varían según las características específicas de la fabricación. [1]
En ácido clorhídrico saturado con hidrógeno , se observa que el electrodo de platino brillante asume un potencial positivo frente al del negro de platino con una corriente neta cero (+ 340 mV a temperatura ambiente). Cuando la temperatura aumentó a 70 °C, la diferencia de potenciales cayó a cero. [7] La razón de esto no está del todo clara, aunque se han propuesto varias explicaciones.