A busca por tecnologias de conversão de energia sustentáveis ​​e acessíveis destacou a importância das reações de redução e evolução de oxigênio (ORR e REA). Esses processos são cruciais para a eficiência de dispositivos como células de combustível e eletrolisadores, mas tradicionalmente dependem de metais nobres caros como catalisadores. Esta dependência representa barreiras significativas para uma adoção e escalabilidade mais amplas.



Em uma revisão publicada na revista eScience , uma equipe de pesquisa da Technische Universität Dresden revisou o grande avanço na criação de eletrocatalisadores eficazes e acessíveis sem o uso de metais nobres para eletrocatálise de oxigênio em eletrólitos alcalinos.

A revisão fornece uma análise aprofundada de catalisadores isentos de metais nobres, com foco em três categorias principais:compostos de metais de transição, catalisadores de átomo único e opções totalmente isentas de metais. Os pesquisadores utilizaram várias estratégias inovadoras para aumentar a eficácia desses catalisadores na eletrocatálise de oxigênio, crucial para tecnologias de conversão de energia.

Técnicas como a dopagem de heteroátomos, que introduz diferentes átomos na estrutura do catalisador, a criação de vagas que altera as propriedades do material removendo átomos e a indução de deformação para modificar as propriedades eletrônicas, foram fundamentais. Estas abordagens tiveram como objetivo melhorar as características físico-químicas dos catalisadores, aumentando significativamente o seu desempenho nas reações de redução e evolução de oxigênio.

Esta investigação sublinha o potencial dos materiais isentos de metais nobres na substituição de metais nobres dispendiosos e escassos, tradicionalmente utilizados em catalisadores, destacando um caminho para dispositivos de conversão de energia mais acessíveis e sustentáveis.

Além de explorar melhorias na eletrocatálise de oxigênio por meio da regulação da estrutura eletrônica de materiais não nobres, um estudo recente publicado na mesma revista por pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Sydney e do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria, da Academia Chinesa de Ciências fez avanços significativos em materiais para conversão e armazenamento de energia.

Eles introduziram um método para sintetizar nanogaiolas derivadas de estrutura metal-orgânica (MOF), que aumentam consideravelmente a eficiência da oxidação da água e da reforma seletiva do etilenoglicol, marcando um progresso notável no campo da produção de energia sustentável.

Os estudos apresentam materiais e técnicas inovadoras para melhorar a eficiência de processos como a eletrólise da água para produção de hidrogênio, contribuindo para a evolução das tecnologias de conversão e armazenamento de energia. Estes esforços alinham-se com o objectivo mais amplo de desenvolver alternativas económicas, eficientes e amigas do ambiente às fontes de energia convencionais, apoiando assim a transição global para fontes de energia renováveis.

Mais informações: Xia Wang et al, Regulação da estrutura eletrônica de materiais isentos de metais nobres para eletrocatálise de oxigênio alcalino, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100141
Minghong Huang et al, Síntese controlada de nanogaiolas ocas e de casca de gema derivadas de MOF para melhor oxidação da água e reforma seletiva de etilenoglicol, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100118

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