Forskere observerer effekten af ​​magnetiske felter på elektrokatalytiske processer

Et samarbejde mellem forskergrupper fra ICIQ viser, hvordan tilstedeværelsen af ​​et eksternt magnetfelt ændrer reaktionsmekanismen for den elektrokatalytiske iltudviklingsreaktion.

Den 30. september 1845 skrev Michael Faraday i sin dagbog "I betragtning af arten af ​​forholdet mellem magnetiske og elektriske kræfter, tror jeg, det må være en effekt frembragt, hvilke magneter og andre former for apparater og udviklingen af ​​vores viden vil gøre os i stand herefter. at udvikle." Mange år senere er forholdet og synergien mellem magnetiske og elektriske kræfter stadig spændende for forskere.

En af de mest nye magneto-elektriske effekter er blevet fundet i elektrokemi, hvor den direkte påvirkning af et påført magnetfelt for at forbedre kinetikken af ​​elektrokemiske reaktioner er ved at blive en hot trend på området. Det er en kontroversiel observation, som stadig er dårligt forstået.

Forskere ved ICIQ har offentliggjort en undersøgelse i denne måned i APL Energy som viser og bekræfter, ud over enhver rimelig tvivl, den direkte effekt af en ekstern magnet på reaktionsmekanismen for oxygenudviklingsreaktionen (OER), især under vandelektrolyse til fremstilling af grønt brint. Specifikt favoriserer magnetfeltet en større akkumulering af de aktive NiOOH-arter, hvilket fører til hurtigere OER-reaktionskinetik ved elektrodeoverfladen.

Dette arbejde er udført af grupperne af Prof. J.R. Galán-Mascarós, Prof. Núria López og Dr. Bahareh Khezri i samarbejde med Institute of Advanced Materials (INAM). "Siden opdagelsen af ​​dette fænomen har der været mange rapporter om den magneto-elektrokemiske forbedring, men ingen af ​​dem identificerede faktisk dens oprindelse ud fra eksperimentelle data. Vores resultater peger mod dets mikroskopiske oprindelse på det aktive sted af katalysatoren, der åbner interessante muligheder for yderligere optimering og udnyttelse," forklarer prof. Galán-Mascarós.

"Disse resultater understreger det transformative potentiale ved at inkorporere magnetiske felter i elektrokemiske processer, hvilket tilbyder en ny tilgang til at overvinde begrænsningerne ved traditionelle elektrokatalytiske metoder," tilføjer Dr. Khezri.

I denne undersøgelse er effekten af ​​magnetiske felter på elektrokatalytisk OER blevet undersøgt ved hjælp af to kraftfulde teknikker. Som forklaret af Dr. Khezri:"Brugen af ​​elektrokemisk impedansspektroskopi og spektro-elektrokemisk analyse under operando-forhold har givet konkrete beviser for denne effekt."

"Kombinationen af ​​komplementære teknikker har været meget kraftfuld til at forstå udviklingen af ​​katalysatoren, når det magnetiske felt er påført. Så vi legede med magnetiske, optiske og elektriske stimuli på én gang. Dette var muligt takket være de forskellige hold, der arbejdede sammen." afslutter prof. Galán-Mascarós.

Flere oplysninger: C. A. Mesa et al., Eksperimentelle beviser for den direkte indflydelse af eksterne magnetiske felter på mekanismen for den elektrokatalytiske oxygenudviklingsreaktion, APL Energy (2024). DOI:10.1063/5.0179761

Leveret af Institute of Chemical Research of Catalonia