Miljøvenlig katalysator- og materialeforskning udforsker veje til vedvarende energi

Søgningen efter bæredygtige og overkommelige energikonverteringsteknologier har fremhævet vigtigheden af ​​iltreduktion og iltudviklingsreaktioner (ORR og OER). Disse processer er afgørende for effektiviteten af ​​enheder som brændselsceller og elektrolysatorer, men har traditionelt været afhængige af dyre ædelmetaller som katalysatorer. Denne afhængighed udgør betydelige barrierer for bredere anvendelse og skalerbarhed.

I en anmeldelse offentliggjort i tidsskriftet eScience , har et forskerhold fra Technische Universität Dresden gennemgået det store fremskridt i at skabe effektive og overkommelige elektrokatalysatorer uden brug af ædelmetaller til oxygenelektrokatalyse i alkaliske elektrolytter.

Gennemgangen giver en dybdegående analyse af ædelmetalfrie katalysatorer med fokus på tre primære kategorier:overgangsmetalforbindelser, enkeltatomskatalysatorer og helt metalfrie muligheder. Forskere brugte adskillige innovative strategier til at forbedre disse katalysatorers effektivitet til oxygenelektrokatalyse, hvilket er afgørende for energikonverteringsteknologier.

Teknikker såsom heteroatom-doping, som introducerer forskellige atomer i katalysatorstrukturen, ledighedsskabelse, der ændrer materialeegenskaber ved at fjerne atomer, og belastningsinduktion for at modificere elektroniske egenskaber, var nøglen. Disse tilgange havde til formål at forbedre katalysatorernes fysisk-kemiske egenskaber, hvilket væsentligt øgede deres ydeevne i iltreduktion og evolutionsreaktioner.

Denne forskning understreger potentialet af ædelmetalfrie materialer til at erstatte kostbare og sparsomme ædelmetaller, der traditionelt anvendes i katalysatorer, og fremhæver en vej mod mere overkommelige og bæredygtige energikonverteringsenheder.

Ud over at udforske forbedringer i oxygenelektrokatalyse via elektronisk strukturregulering af ikke-ædle materialer, er en nylig undersøgelse offentliggjort i samme tidsskrift af forskere fra University of Technology Sydney og Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences har gjort betydelige fremskridt inden for materialer til energikonvertering og -lagring.

De har introduceret en metode til at syntetisere metal-organiske rammer (MOF)-afledte nanocages, som betydeligt forbedrer effektiviteten af ​​vandoxidation og selektiv ethylenglycol-reformation, hvilket markerer et bemærkelsesværdigt fremskridt inden for bæredygtig energiproduktion.

Undersøgelserne introducerer innovative materialer og teknikker til at forbedre effektiviteten af ​​processer såsom vandelektrolyse til brintproduktion, hvilket bidrager til udviklingen af ​​energikonverterings- og lagringsteknologier. Disse bestræbelser stemmer overens med det bredere mål om at udvikle omkostningseffektive, effektive og miljøvenlige alternativer til konventionelle energikilder og derved understøtte den globale overgang til vedvarende energikilder.

Flere oplysninger: Xia Wang et al., Elektronisk strukturregulering af ædelmetalfrie materialer mod alkalisk oxygenelektrokatalyse, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100141

Minghong Huang et al., Kontrolleret syntese af MOF-afledte hule og æggeblomme-skal nanocages for forbedret vandoxidation og selektiv ethylenglycolreformation, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100118

Leveret af TranSpread