O Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST, Presidente em exercício:Yoon Seok-jin) anunciou que uma equipe de pesquisa, liderado pelo Dr. Oh Hyung-Suk e Dr. Lee Woong-hee, no Centro de Pesquisa de Energia Limpa em KIST, desenvolveu uma tecnologia para reduzir o uso de catalisadores de metais preciosos em eletrodos onde o oxigênio é produzido. O uso de catalisadores de metais preciosos é um dos problemas que dificultam a aplicação prática da tecnologia de fotossíntese artificial.

A tecnologia de fotossíntese artificial envolve a recriação artificial de um processo, como o processo visto nas plantas, pela qual a água, luz solar, e dióxido de carbono (CO ₂ ) são convertidos em hidrocarbonetos e oxigênio, com clorofila servindo como catalisador. Essa tecnologia tem recebido muita atenção porque pode produzir energia limpa e produtos químicos de valor agregado, ao mesmo tempo que absorve dióxido de carbono.

Para que essa tecnologia seja comercializada, a eficiência do catalisador, que nas plantas, é a clorofila, devem ser melhorados e os custos associados devem ser reduzidos. Dos catalisadores eletroquímicos eficazes que foram estudados até agora, Os catalisadores à base de irídio são considerados alguns dos mais estáveis ​​e de alto desempenho e, portanto, são amplamente conhecidos como alguns dos melhores catalisadores produtores de oxigênio. Contudo, O irídio é caro e suas reservas e volume de produção são bastante limitados. Recentemente, muitas pesquisas foram realizadas sobre como reduzir o uso de irídio e melhorar o desempenho do catalisador.

Um dos métodos mais eficazes para reduzir o uso de irídio é fabricar um catalisador de liga de irídio em nanoescala usando metais de baixo preço. A equipe de pesquisa conjunta da KIST-Technical University Berlin (TU-Berlin) desenvolveu um nanocatalisador core-shell com uma casca de óxido de irídio usando nanopartículas de liga de irídio-cobalto para reduzir o uso de irídio.

A equipe de pesquisa do KIST usou várias técnicas analíticas in-situ / operando para projetar um catalisador eficaz. Usando uma espectroscopia de absorção de raios-X in-situ / operando, eles descobriram que o catalisador, com sua estrutura central, teve alto desempenho devido à curta distância entre o irídio e o oxigênio no catalisador. Eles examinaram ainda mais o catalisador, usando uma técnica analítica de plasma acoplado indutivamente (ICP) in-situ / operando, e descobriu que tinha alta durabilidade devido à perda relativamente pequena do catalisador. É ainda mais significativo que esses resultados foram obtidos durante os processos reais de reação do catalisador. Os resultados dessas análises continuarão a ser usados ​​para projetar vários catalisadores.

O catalisador desenvolvido pela equipe de pesquisa do KIST usa 20% menos irídio, um metal precioso, do que os catalisadores existentes e mostra desempenho pelo menos 31% superior. Um teste de longo prazo com água da torneira foi realizado para verificar a viabilidade prática do catalisador. Quando testado, o catalisador manteve um alto nível de desempenho por centenas de horas, indicando alta durabilidade.

Quando o catalisador desenvolvido foi aplicado ao sistema de conversão de dióxido de carbono real, a energia necessária durante o processo foi reduzida em mais da metade. Isso resultou em mais de duas vezes a quantidade de compostos normalmente produzidos na mesma voltagem usando outros catalisadores de óxido de irídio.

"Usamos um núcleo de liga de irídio-cobalto e um nanocatalisador de núcleo-casca com uma casca de óxido de irídio para melhorar consideravelmente o desempenho da reação de evolução de oxigênio e durabilidade, quais eram os problemas anteriormente associados ao CO eletroquímico ₂ sistema de conversão, "disse o Dr. Oh Hyung-Suk do KIST, quem liderou a pesquisa. “Espero que esta pesquisa contribua muito para a praticabilidade do CO eletroquímico ₂ sistema de conversão, pois pode ser aplicado a sistemas de eletrólise de água para produção de hidrogênio, bem como vários outros sistemas de eletrólise. "