p Hoje, podemos dizer sem sombra de dúvida que uma alternativa aos combustíveis fósseis é necessária. Os combustíveis fósseis não são apenas fontes não renováveis ​​de energia, mas também estão entre as principais causas do aquecimento global e da poluição do ar. Assim, muitos cientistas em todo o mundo depositam suas esperanças no que consideram o combustível do amanhã:o hidrogênio (H ₂ ) Embora H ₂ é um combustível limpo com densidade de energia incrivelmente alta, a geração eficiente de grandes quantidades continua sendo um difícil desafio técnico. p A divisão da água - a quebra das moléculas de água - está entre os métodos mais explorados para produzir H ₂ . Embora haja muitas maneiras de fazer isso, as técnicas de divisão de água de melhor desempenho envolvem eletrocatalisadores feitos de metais caros, como platina, rutênio, e irídio. O problema reside no fato de que eletrocatalisadores conhecidos feitos de metais abundantes são bastante ineficazes na reação de evolução de oxigênio (OER), o aspecto mais desafiador do processo de divisão da água.

p Em um estudo recente publicado em Materiais de energia aplicada ACS , uma equipe de cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio, Japão, encontraram um candidato a eletrocatalisador notável para separação de água econômica:óxido de cálcio e ferro (CaFe ₂ O ₄ ) Considerando que os óxidos de ferro (Fe) são medíocres no REA, estudos anteriores haviam notado que combiná-lo com outros metais poderia aumentar seu desempenho para níveis realmente úteis. Contudo, como comentários do professor assistente e autor principal, Dr. Yuuki Sugawara, ninguém tinha se concentrado no CaFe ₂ O ₄ como um potencial eletrocatalisador REA. “Queríamos desvendar o potencial do CaFe ₂ O ₄ e elucidar, por meio de comparações com outros óxidos bimetálicos à base de ferro, fatores cruciais que promovem sua atividade de REA, " ele explica.

p Para este fim, a equipe testou seis tipos de óxidos à base de ferro, incluindo CaFe ₂ O ₄ . Eles logo descobriram que o desempenho REA do CaFe ₂ O ₄ era muito maior do que a de outros eletrocatalisadores bimetálicos e ainda maior do que a do óxido de irídio, uma referência amplamente aceita. Adicionalmente, eles testaram a durabilidade deste material promissor e descobriram que era notavelmente estável; nenhuma mudança estrutural ou de composição significativa foi observada após os ciclos de medição, e a atuação do CaFe ₂ O ₄ eletrodo na célula eletroquímica permaneceu alto.

p Ansioso para entender a razão por trás das capacidades excepcionais deste eletrocatalisador inexplorado, os cientistas realizaram cálculos usando a teoria do funcional da densidade e descobriram um mecanismo catalítico não convencional. Parece que CaFe ₂ O ₄ oferece um caminho energeticamente favorável para a formação de ligações de oxigênio, que é uma etapa limitante do REA. Embora mais cálculos teóricos e experimentos sejam necessários para ter certeza, os resultados indicam que a curta distância entre vários locais de ferro desempenha um papel fundamental.

p O eletrocatalisador OER recém-descoberto pode certamente ser uma virada de jogo, como observa o Dr. Sugawara, "Cafeteria ₂ O ₄ tem muitas vantagens, desde sua síntese fácil e econômica até o respeito ao meio ambiente. Esperamos que seja um eletrocatalisador REA promissor para separação de água e que abra um novo caminho para o desenvolvimento de dispositivos de conversão de energia. ”Além disso, o novo mecanismo de reforço OER encontrado no CaFe ₂ O ₄ poderia levar à engenharia de outros catalisadores úteis.