Las pilas de combustible y los electrolizadores de agua que son baratos y eficientes formarán la piedra angular de una economía basada en el combustible de hidrógeno, que es una de las alternativas limpias y sostenibles más prometedoras a los combustibles fósiles. Estos dispositivos dependen de materiales llamados electrocatalizadores para funcionar, por lo queEl desarrollo de catalizadores eficientes y de bajo costo es esencial para hacer que el combustible de hidrógeno sea una alternativa viable. Los investigadores de la Universidad de Aalto han desarrollado un nuevo material catalizador para mejorar estas tecnologías.
La reacción de reducción de oxígeno ORR y la reacción de evolución de oxígeno REA son las reacciones electroquímicas más importantes que limitan la eficiencia de las celdas de combustible de hidrógeno para alimentar vehículos y generación de energía, electrolizadores de agua para la producción de hidrógeno limpio ybaterías de metal-aire con capacidad. Los físicos y químicos de Aalto que colaboran con investigadores del CNRS Francia y Viena en Austria han desarrollado un nuevo catalizador que impulsa estas reacciones de manera más eficiente que otros catalizadores bifuncionales disponibles actualmente. Los investigadores también encontraron que la actividad electrocatalítica desu nuevo catalizador se puede alterar significativamente dependiendo de la elección del material sobre el que se depositó el catalizador.
"Queremos reemplazar los catalizadores tradicionales caros y escasos basados en metales preciosos como el platino y el iridio con alternativas altamente activas y estables compuestas de elementos baratos y abundantes en la tierra como metales de transición, carbono y nitrógeno", dice el Dr. Mohammad Tavakkoli, elinvestigador de Aalto que dirigió el trabajo y escribió el artículo.
En colaboración con el CNRS, el equipo produjo un híbrido de nanotubos de grafeno-carbono altamente poroso y lo dobló con átomos individuales de otros elementos que se sabe que son buenos catalizadores. El grafeno y el nanotubo de carbono CNT son el uno?Alótropos dimensionales de carbono, respectivamente, que han atraído un enorme interés tanto en la academia como en la industria debido a sus excelentes propiedades en comparación con los materiales más tradicionales. Desarrollaron un método fácil y escalable para cultivar estos nanomateriales al mismo tiempo, combinando sus propiedades en un solo"Somos uno de los equipos líderes en el mundo para la síntesis escalable de nanotubos de carbono de doble pared. La innovación aquí fue modificar nuestro proceso de fabricación para preparar estas muestras únicas", dijo el Dr. Emmanuel Flahut, director de investigación en CNRS.
En este proceso de un solo paso, también podrían dopar el grafeno con átomos individuales de nitrógeno y / o metálicos cobalto y molibdeno como una estrategia prometedora para producir catalizadores de un solo átomo SAC. En la ciencia de la catálisis, el nuevo campode los SAC con átomos metálicos aislados dispersos en soportes sólidos ha atraído una gran atención de investigación debido a la máxima eficiencia de utilización de átomos y las propiedades únicas de los SAC. En comparación con las estrategias rivales para hacer SAC, el método utilizado por el equipo de Aalto y CNRS proporciona un fácilmétodo que tiene lugar en un solo paso, manteniendo bajos los costos.
Los catalizadores generalmente se depositan en un sustrato subyacente. El papel que este sustrato desempeña en la reactividad final del catalizador generalmente es descuidado por los investigadores, sin embargo, para este nuevo catalizador, los investigadores descubrieron que el sustrato jugó un papel importante en su eficiencia. El equipoLa estructura porosa encontrada de su material permite acceder a sitios catalizadores más activos formados en su interfaz con el sustrato, por lo que desarrollaron un nuevo método de análisis de microscopía para medir cómo se podría alterar esta interfaz para producir el catalizador más efectivo.Los efectos sobre la actividad catalítica de los materiales porosos establecen una base para el diseño racional de electrodos de alto rendimiento para los dispositivos de energía electroquímica y proporciona pautas para futuros estudios.
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Materiales proporcionado por Universidad de Aalto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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