Pesquisadores do Centro Bávaro de Tecnologia de Baterias e da rede de pesquisa "SolTech" da Universidade de Bayreuth apresentaram um novo método de produção de eletrocatalisadores:uma síntese rápida e em baixa temperatura de materiais cerâmicos especiais (óxidos de alta entropia).



Os resultados da Cátedra de Físico-Química III e do Instituto Max Planck de Pesquisa de Ferro em Düsseldorf poderão tornar a eletrólise da água e a produção de hidrogênio associada mais eficientes em termos energéticos no futuro. Os resultados foram publicados na revista Advanced Functional Materials .

Atualmente, são utilizados principalmente eletrocatalisadores à base de irídio ou óxido de rutênio, o que aumenta significativamente os custos dos materiais e também dificulta a expansão em larga escala em termos de disponibilidade de materiais. Os óxidos de metais de transição de alta entropia estão se tornando cada vez mais interessantes para esses processos. No entanto, estes são geralmente obtidos a altas temperaturas e com longos tempos de síntese.

“Neste trabalho, apresentamos pela primeira vez uma síntese em baixa temperatura de óxidos de alta entropia, mais precisamente de espinélios com alto teor de ferro”, relata o Prof Dr. Roland Marschall, titular da Cátedra de Físico-Química III do Universidade de Bayreuth. O novo tipo de síntese no microondas permite reduzir o tempo de síntese para minutos (normalmente 5–30 minutos neste caso) e a temperatura para 225°C.

Por um lado, a síntese consome muito menos energia e, por outro lado, permite a produção de nanopartículas. Isto é particularmente interessante na catálise, uma vez que as nanopartículas têm uma relação superfície-volume particularmente elevada e as reações catalíticas necessárias para a eletrólise ocorrem na superfície.

“Em nosso trabalho, conseguimos mostrar pela primeira vez que uma grande variedade de composições diferentes com até sete metais diferentes além do ferro pode ser alcançada com esta síntese simples em baixa temperatura”, diz o Prof. A substituição parcial do ferro pelo cobalto, conhecido pela sua elevada atividade, permitiu um aumento adicional da atividade catalítica.

"Finalmente, a atividade dos catalisadores depende em grande parte da composição - mas isso não é livremente variável em todos os métodos de síntese anteriores. Nosso método, por outro lado, é altamente flexível, o que permite a incorporação de um grande número de elementos em diferentes estados de oxidação e também permite ajustar a composição e, portanto, a atividade dos catalisadores", diz o Prof. Marschall.

Mais informações: Judith Zander et al, Nanopartículas de ferrite de espinélio de média e alta entropia via síntese de baixa temperatura para a reação de evolução de oxigênio, Materiais Funcionais Avançados (2023). DOI:10.1002/adfm.202310179
Informações do diário: Materiais Funcionais Avançados

Fornecido pela Universidade de Bayreuth