Eletrocatálise adaptativa à geometria:A abordagem proposta poderia dobrar a eficiência das tecnologias de conversão de energia
(a) Vulcão com superpotencial projetado no ΔGOH descrição. Os triângulos denotam os sobrepotenciais calculados por DFT para catalisadores M – N – C de sítio único, enquanto os círculos representam aqueles para M – N – C de sítio duplo com curvatura. As linhas tracejadas e pontilhadas destacam o ápice desses vulcões com excesso de potencial. (b) Cronograma com excelentes potenciais ORR e OER medidos experimentalmente para metais do grupo da platina e catalisadores metal-carbono-nitrogênio (M – N – C). Os potenciais selecionados correspondem a uma densidade de corrente de 10 mA cm
−2
para OER e 3 mA cm
−2
para ORR. Crédito:Ciência e Tecnologia de Catálise (2024). DOI:10.1039/D4CY00036F À medida que o mundo procura soluções sustentáveis para satisfazer a crescente procura energética, uma equipa colaborativa de investigadores das Universidades de Tartu e Copenhaga propôs uma abordagem inovadora para superar limitações de longa data na electrocatálise de oxigénio.
A eletrocatálise de oxigênio envolve reações, como evolução de oxigênio e reação de redução, que são cruciais em vários sistemas de conversão e armazenamento de energia eletroquímica, como divisão de água, células de combustível e baterias metal-ar. Essas reações envolvem a quebra e a formação de múltiplas ligações químicas, que normalmente possuem altas energias de ativação.
Isto torna difícil encontrar catalisadores que possam efetivamente reduzir essas barreiras energéticas e facilitar as reações. Para superar estas limitações e acelerar a transição para uma economia do hidrogénio, é necessário um novo paradigma para a concepção de catalisadores. Apesar das restrições teóricas, a equipe de pesquisa descobriu um método prático para superar as limitações.
Em um artigo recente publicado na ACS Catalysis Science and Technology , a equipe de pesquisa apresenta um conceito inovador de eletrocatálise adaptativa à geometria. Esta abordagem utiliza catalisadores que ajustam dinamicamente a sua geometria durante uma reação, contornando as limitações teóricas que têm impedido o progresso na eletrocatálise de oxigênio durante décadas.
“Este conceito tem o potencial de revolucionar o campo da eletrocatálise de oxigênio”, diz Ritums Cepitis, principal autor do estudo, doutorando no 4º ano. estudante do KongiLab no Instituto de Química. "Nosso modelo demonstra que a catálise ideal está ao nosso alcance e, em termos práticos, poderia potencialmente dobrar a eficiência das tecnologias de conversão e armazenamento de energia", acrescenta o Dr. V. Ivaništšev, que desenvolveu a ideia com o Prof. na Universidade de Copenhague.
"Agora, nosso grupo está pronto para colocar esta abordagem em ação. O trabalho de laboratório exigirá ainda mais criatividade do que a fase de modelagem, mas já vemos avanços promissores, "diz o professor associado Nadežda Kongi, líder do grupo de pesquisa de Materiais Funcionais Inorgânicos (KongiLab) na Universidade de Tartu.
