Geometri-adaptiv elektrokatalyse:Foreslået tilgang kan fordoble effektiviteten af ​​energikonverteringsteknologier

Mens verden søger bæredygtige løsninger til at imødekomme eskalerende energibehov, har et samarbejdende team af forskere fra universiteterne i Tartu og København foreslået en innovativ tilgang til at overvinde langvarige begrænsninger i oxygenelektrokatalyse.

Oxygenelektrokatalyse involverer reaktioner, såsom iltudvikling og reduktionsreaktion, som er afgørende i forskellige elektrokemiske energiomdannelses- og lagringssystemer som vandopdeling, brændselsceller og metal-luft-batterier. Disse reaktioner involverer brydning og dannelse af flere kemiske bindinger, som typisk har høje aktiveringsenergier.

Dette gør det vanskeligt at finde katalysatorer, der effektivt kan sænke disse energibarrierer og lette reaktionerne. For at overvinde disse begrænsninger og fremskynde overgangen til en brintøkonomi kræves et nyt paradigme for katalysatordesign. På trods af teoretiske begrænsninger har forskerholdet opdaget en praktisk metode til at overgå begrænsningerne.

I en nylig artikel offentliggjort i ACS Catalysis Science and Technology , introducerer forskerholdet et innovativt koncept for geometri-adaptiv elektrokatalyse. Denne tilgang bruger katalysatorer, der dynamisk justerer deres geometri under en reaktion, og omgår de teoretiske begrænsninger, der har hindret fremskridt inden for oxygenelektrokatalyse i årtier.

"Dette koncept har potentialet til at revolutionere området for iltelektrokatalyse," siger Ritums Cepitis, hovedforfatteren til undersøgelsen, en 4. års Ph.D. studerende på KongiLab på Kemisk Institut. "Vores model viser, at ideel katalyse er inden for rækkevidde, og i praksis kan den potentielt fordoble effektiviteten af ​​energikonverterings- og lagringsteknologier," tilføjer Dr. V. Ivaništšev, som udviklede ideen sammen med prof. J. Rossmeisl under et stipendium ved Københavns Universitet.

"Nu er vores gruppe klar til at omsætte denne tilgang til handling. Laboratoriearbejdet vil kræve endnu større kreativitet end modelleringsfasen, men vi ser allerede lovende fremskridt," siger lektor Nadežda Kongi, lederen af ​​forskningsgruppen for uorganiske funktionelle materialer. (KongiLab) ved University of Tartu.

Flere oplysninger: Ritums Cepitis et al., Omgåelse af skaleringsrelationerne i oxygenelektrokatalyse med geometri-adaptive katalysatorer, Catalysis Science &Technology (2024). DOI:10.1039/D4CY00036F

Leveret af Estonian Research Council