Ilustração esquemática da intercamada auto-reconstruída em LSM-20-Co derivada por difusão de Mn in-situ por meio de ciclos de deposição de camada atômica repetidos. Crédito:UNIST
Baterias de metal-ar (MABs), que usam o oxigênio do ar ambiente como recursos para armazenar e converter energia, têm recebido atenção considerável por seu uso potencial em veículos elétricos (EVs), devido à sua grande capacidade de armazenamento, peso leve, e acessibilidade. Uma equipe de pesquisa, afiliado ao UNIST anunciou que um novo catalisador que poderia impulsionar o desempenho do MAB, como descarga e eficiência de carga, foi desenvolvido recentemente.
Uma equipe de pesquisa, liderado pelo Professor Guntae Kim na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST, revelou um novo catalisador composto que pode melhorar com eficiência os desempenhos de descarga de carga quando aplicado a MABs. É uma forma de camada muito fina de filmes de óxido de metal depositados sobre uma superfície de catalisadores de perovskita, e, assim, a interface formada naturalmente entre os dois catalisadores melhora o desempenho geral e a estabilidade do novo catalisador.
Baterias de metal-ar (MABs), em que o oxigênio da atmosfera reage com metais para gerar eletricidade, são um dos tipos de baterias mais leves e compactos. Eles são equipados com ânodos feitos de metais puros (ou seja, lítio, zinco, magnésio, e alumínio) e um cátodo de ar que é conectado a uma fonte inesgotável de ar. Devido à sua alta densidade de energia teórica, Os MABs têm sido considerados um forte candidato para veículos elétricos de próxima geração. Os MABs existentes atualmente usam catalisadores de metal raros e caros para seus eletrodos de ar, como a platina (Pt). Isso tem dificultado sua posterior comercialização no mercado. Como uma alternativa, catalisadores de perovskita que exibem excelente desempenho catalítico foram propostos, no entanto, existem barreiras de ativação baixas.
O professor Kim resolveu esse problema com um novo catalisador composto que combina dois tipos de catalisadores, cada um dos quais mostrou excelente desempenho nas reações de carga e descarga. O catalisador de metal (óxido de cobalto), que funciona bem no carregamento, é depositado em uma camada muito fina no topo do catalisador de perovskita à base de manganês (LSM), que tem um bom desempenho na alta. Como resultado, o efeito sinérgico dos dois catalisadores tornou-se ótimo quando o processo de deposição foi repetido 20 vezes.
"Durante os ciclos repetidos de deposição e oxidação do processo de deposição da camada atômica (ALD), os cátions Mn se difundem em Co 3 O 4 do LSM, e portanto, o catalisador LSM-20-Co é composto de LSM encapsulado com o interlayel espinélio auto-reconstruído (Co 3 O 4 / MnCo 32 O 4 / LSM), "diz Arim Seong (mestrado combinado / doutorado em engenharia química e de energia, UNIST), o primeiro autor do estudo. "E isso aumentou a atividade catalítica do catalisador híbrido, LSM-20-Co, levando a desempenhos eletroquímicos bifuncionais superiores para o ORR e o OER em soluções alcalinas. "
"Para o melhor de nosso conhecimento, este é o primeiro estudo a investigar a intercamada auto-reconstruída induzida pela difusão de cátions in-situ durante o processo ALD para projetar um catalisador bifuncional eficiente e estável para baterias alcalinas de zinco-ar, "de acordo com a equipe de pesquisa.
"Nossas descobertas fornecem a estratégia de design racional de uma camada intermediária auto-reconstruída para eletrocatalisador eficiente, "diz o professor Kim." Portanto, este trabalho pode fornecer uma visão sobre a estratégia de design racional de óxido de metal com materiais de perovskita. "
