p A coleta de energia regenerativa geralmente gera mais eletricidade do que o diretamente necessário. Processos eletroquímicos podem ser usados ​​para armazenar o excesso de energia ou torná-lo utilizável. Embora a pesquisa intensiva sobre os catalisadores necessários para isso tenha ocorrido por 20 anos, o progresso está sendo feito apenas em pequenos passos. O que teria que mudar na pesquisa para desenvolver eficiência, catalisadores estáveis ​​e seletivos para aplicação industrial são descritos pelo Dr. Justus Masa do Instituto Max Planck para Conversão de Energia Química, A Professora Corina Andronescu da Universidade de Duisburg-Essen e o Professor Wolfgang Schuhmann da Ruhr-Universität Bochum em um artigo de revisão. Foi publicado online no jornal Angewandte Chemie em 30 de junho de 2020. p Reações químicas para conversão de energia

p Três reações químicas seriam particularmente adequadas para a conversão de energia:a eletrólise da água em hidrogênio e oxigênio, que mais tarde pode ser usado para gerar energia elétrica em células a combustível; a conversão de nitrogênio em amônia, um importante material de partida para a indústria química; e a conversão eletroquímica de CO ₂ em outras matérias-primas para a indústria, como etileno.

p Atividade, seletividade e estabilidade de catalisadores

p Em seu artigo de revisão, os autores descrevem que a pesquisa sobre novos catalisadores deve sempre manter três fatores em mente:atividade, seletividade e estabilidade. A atividade descreve o quão poderoso é um catalisador em uma determinada entrada de energia. A seletividade é definida como a capacidade de produzir a substância desejada sem contaminar os subprodutos. A estabilidade indica o quão eficiente um catalisador é a longo prazo.

p "Muitas publicações afirmam que há alta atividade, estabilidade e seletividade de eletrocatalisadores para importantes reações de conversão de energia, mas faltam provas, "diz Wolfgang Schuhmann, chefe do Center for Electrochemistry e membro do Ruhr Explores Solvation Cluster of Excellence, Resolv.

p Lacuna entre pesquisa básica e aplicação

p Masa, Andronescu e Schuhmann criticam, entre outras coisas, que muitas vezes não é dada importância suficiente à estabilidade dos catalisadores. "A subestimação da estabilidade do catalisador é amplamente responsável pela enorme lacuna entre avanços aparentemente interessantes no projeto de catalisadores ativos e a implementação prática de tais catalisadores em aplicações técnicas, " eles escrevem.

p A equipe identifica cinco fatores que dificultam a passagem da pesquisa à prática:

• O desempenho e as propriedades do material dos catalisadores sob condições relevantes para a aplicação diferem daqueles sob condições de laboratório.
• Não há diretrizes definidas para avaliar e comparar o desempenho dos catalisadores.
• Métodos de caracterização inadequados são freqüentemente usados ​​para determinar o desempenho de reações eletrocatalíticas.
• Muito pouco se sabe sobre os centros ativos dos catalisadores e sua estabilidade a longo prazo. Por exemplo, influências das moléculas de solvente circundantes e íons na função são negligenciadas.
• Para determinar a atividade de um catalisador, sua área de superfície real deve ser conhecida. Os conjuntos de nanopartículas são frequentemente usados ​​como catalisadores para os quais os métodos convencionais de determinação de superfície não são adequados.

p Em seu artigo, Justus Masa, Corina Andronescu e Wolfgang Schuhmann usam resultados experimentais para demonstrar a importância de sempre pensar a estabilidade dos catalisadores de forma integrada com sua atividade. Eles propõem vários métodos para medir a atividade de forma confiável e se referem à nanoeletroquímica. Se os conjuntos de nanopartículas forem usados ​​como catalisadores, nanopartículas individuais devem ser caracterizadas, não conjuntos de partículas, caso contrário, ocorrerá interferência. Finalmente, os autores pedem uma mudança de paradigma no design de catalisador. Eles listam abordagens promissoras que poderiam produzir os produtos desejados de forma altamente seletiva.