Forskere udvikler højtydende perovskitoxidkatalysatorer ved hjælp af metaloxidmaterialer med sen overgang

Et forskerhold, i fællesskab ledet af professor Gun-Tae Kim og professor Jun-Hee Lee fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST er det lykkedes at udvikle højtydende perovskitoxid-katalysatorer ved brug af metaloxidmaterialer med sen overgang. Dermed, de opdagede årsagen bag den forbedrede ydeevne af både oxygenreduktionsreaktionen (ORR) og oxygenudviklingsreaktionen (OER), hvilket er blevet forklaret med ændringen i overgangsmetallets oxidationstilstand forårsaget af stigningen i ilt ledige pladser.

Perovskitoxidkatalysatorer er sammensat af lanthanid, overgangsmetal og oxygen. På grund af den fremragende elektriske ledningsevne og bifunktionelle ORR/OER-aktivitet, disse katalysatorer er blevet anset for at være en attraktiv kandidat til metal-luft-batterier eller brændselsceller, hvor modsatte reaktioner, såsom opladning og afladning sker støt. Imidlertid, på grund af de høje omkostninger og lave stabilitet af ædelmetalkatalysatorer, udvikling af alternativer er stærkt ønsket.

Det fælles forskerhold undersøgte forholdet mellem den bifunktionelle katalytiske aktivitet og den elektroniske struktur af modificerede perovskitoxider af Sm _0,5 Sr _0,5 CoO _3−δ (SSC) ved at indføre ilt ledige pladser uden ændring i overfladearealet, fysiske egenskaber, og kemisk sammensætning. I undersøgelsen, den kobolt-baserede perovskit blev valgt som den sene overgangsmetaloxidkatalysator med bifunktionel aktivitet for ORR og OER. Den bifunktionelle forbedring blev understøttet af de velmatchede resultater af både teoretiske DFT-beregninger og eksperimentelle elektrokemiske målinger.

"Det har været kendt, at ORR-aktiviteten af ​​perovskitoxider forårsages, når der dannes ilttomheder, men de nyudviklede katalysatorer udviser god bifunktionalitet for både ORR og OER, " siger professor Lee. "Den forbedrede ydeevne af både ORR og OER forklares af ændringen i oxidationstilstanden af ​​overgangsmetallet forårsaget af stigningen i ilt ledige pladser."

"Vores resultater tyder på, at metaloxider med sene overgange kan bruges som effektive bifunktionelle katalysatorer ved indførelse af ilt ledige stillinger, " siger professor Kim. "Vi forventer, at denne tilgang kan fremskynde opdagelsen og designet af højeffektive bifunktionelle katalysatorer."