Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un método más eficiente y estable para realizar reacciones electrocatalíticas.
La técnica, que fluidifica las partículas de catalizador en el electrolito en lugar de pegarlas a los electrodos, evita una disminución rápida en el rendimiento de la reacción, un fenómeno que los investigadores llaman fatiga. El enfoque podría mejorar los procesos de producción para la electrólisis y la conversión y almacenamiento de energía electroquímica.
"Ha habido un gran esfuerzo para encontrar nuevos catalizadores de alto rendimiento que también puedan resistir mejor las reacciones electroquímicas", dijo Jiaxing Huang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick, quien dirigió la investigación ". Desarrollamos unenfoque drásticamente diferente para hacer que la electrocatálisis sea menos propensa a la descomposición, no encontrando otro material nuevo, sino haciendo la reacción de manera diferente ".
El estudio, titulado "Electrocatálisis Fluidizada", fue publicado el 10 de febrero en la revista Química CCS
En un entorno de electrocatálisis típico, una vez que los materiales catalíticos se pegan al electrodo, se sumergen en electrolito y experimentan una reacción estimulada por un voltaje. Dado que el voltaje se aplica continuamente a través del electrodo, los materiales experimentan un estrés electroquímico continuo. Con el tiempo, su rendimiento catalítico puede decaer debido al daño estructural acumulado en el electrodo en su conjunto o en partículas individuales.
El enfoque del equipo evita el estrés continuo al fluidizar las partículas en el electrolito. Ahora las partículas trabajan en rotación, experimentando estrés electroquímico solo momentáneamente cuando chocan con el electrodo. Colectivamente, la salida de los eventos de colisión individuales se fusionan en un continuo y establecorriente electroquímica
"La electrocatálisis fluidizada rompe el continuo espacial y temporal de las reacciones electroquímicas, haciendo que los catalizadores sean más eficientes", dijo Huang. "La fluidización también reduce el límite de transporte de masa de los reactivos al catalizador, ya que las partículas están nadando en el electrolito".
Huang probó sus ideas utilizando un conocido catalizador comercialmente disponible llamado Pt / C, que está hecho de polvos de negro de humo decorados con nanopartículas de platino para catalizar la evolución de oxígeno, la evolución de hidrógeno y las reacciones de oxidación de metanol. Estas tres reacciones electroquímicas, cuandocatalizados por Pt / C, normalmente sufren una severa disminución del rendimiento, pero todos mostraron una mayor eficiencia y estabilidad cuando las partículas se fluidizaron.
"La nueva estrategia hace que un catalizador inestable entregue un rendimiento estable para las tres reacciones del modelo. Fue una prueba de concepto emocionante", dijo Yi-Ge Zhou, el primer autor del artículo y ex postdoc visitante enEl grupo de Huang ". Cuando calculamos la eficiencia de una sola partícula para algunas de estas reacciones, fue al menos tres órdenes de magnitud más alta que las partículas fijas. En lugar de estresarlas, les dimos a las partículas la oportunidad de relajarse, y se volvieron muchasmás eficiente como resultado "
Si bien se necesita más trabajo para identificar los tipos de reacciones electroquímicas que podrían maximizar el beneficio de la electrocatálisis fluidizada, Huang cree que su método podría aplicarse a una variedad de diferentes tipos de materiales y producir reacciones electrocatalíticas más eficientes y duraderas.podría conducir a mejores procesos de síntesis electroquímica, que juegan un papel importante en la conversión de energía en productos químicos para el almacenamiento de energía a gran escala.
"Espero que otros investigadores consideren nuestro método para reevaluar sus catalizadores. Sería emocionante ver que los catalizadores previamente inutilizables se vuelven utilizables", dijo Huang.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Alex Gerage. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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