(a) Volcan surpotentiel projeté sur la description ΔGOH. Les triangles désignent les surpotentiels calculés par DFT pour les catalyseurs M – N – C à site unique, tandis que les cercles représentent ceux pour les catalyseurs M – N – C à deux sites avec courbure. Des lignes pointillées et pointillées mettent en évidence le sommet de ces volcans au potentiel excessif. (b) Chronologie avec des potentiels ORR et OER exceptionnels, mesurés expérimentalement, pour les métaux du groupe du platine et les catalyseurs métal-carbone-azote (M-N-C). Les potentiels sélectionnés correspondent à une densité de courant de 10 mA cm-2 pour OER et 3 mA cm-2 pour ORR. Crédit : Catalyse Science & Technologie (2024). DOI : 10.1039/D4CY00036F
Alors que le monde recherche des solutions durables pour répondre à la demande croissante d’énergie, une équipe collaborative de chercheurs des universités de Tartu et de Copenhague a proposé une approche innovante pour surmonter les limites de longue date de l’électrocatalyse de l’oxygène.
L’électrocatalyse de l’oxygène implique des réactions, telles que la réaction de dégagement et de réduction de l’oxygène, qui sont cruciales dans divers systèmes de conversion et de stockage d’énergie électrochimique tels que la division de l’eau, les piles à combustible et les batteries métal-air. Ces réactions impliquent la rupture et la formation de multiples liaisons chimiques, qui ont généralement des énergies d’activation élevées.
Il est donc difficile de trouver des catalyseurs capables de réduire efficacement ces barrières énergétiques et de faciliter les réactions. Pour surmonter ces limites et accélérer la transition vers une économie de l’hydrogène, un nouveau paradigme de conception de catalyseurs est nécessaire. Malgré les contraintes théoriques, l’équipe de recherche a découvert une méthode pratique pour dépasser les limites.
Dans un article récent publié dans ACS Catalysis Science and Technology, l’équipe de recherche présente un concept innovant d’électrocatalyse adaptative à la géométrie. Cette approche utilise des catalyseurs qui ajustent dynamiquement leur géométrie au cours d’une réaction, contournant ainsi les limitations théoriques qui entravent les progrès de l’électrocatalyse de l’oxygène depuis des décennies.
“Ce concept a le potentiel de révolutionner le domaine de l’électrocatalyse de l’oxygène”, déclare Ritums Cepitis, auteur principal de l’étude, doctorant en 4e année. étudiant au KongiLab de l’Institut de Chimie. “Notre modèle démontre que la catalyse idéale est à notre portée et qu’en termes pratiques, elle pourrait potentiellement doubler l’efficacité des technologies de conversion et de stockage d’énergie”, ajoute le Dr V. Ivaništšev, qui a développé l’idée avec le professeur J. Rossmeisl lors d’une bourse de recherche. à l’Université de Copenhague.
“Maintenant, notre groupe est prêt à mettre cette approche en action. Le travail en laboratoire exigera une créativité encore plus grande que la phase de modélisation, mais nous constatons déjà des progrès prometteurs”, déclare le professeur agrégé Nadežda Kongi, responsable du groupe de recherche sur les matériaux fonctionnels inorganiques. (KongiLab) à l’Université de Tartu.
Plus d’information:
Ritums Cepitis et al, Contournement des relations d’échelle dans l’électrocatalyse de l’oxygène avec des catalyseurs adaptatifs à la géométrie, Catalysis Science & Technology (2024). DOI : 10.1039/D4CY00036F
Fourni par le Conseil estonien de la recherche
Citation: Électrocatalyse adaptative à la géométrie : l’approche proposée pourrait doubler l’efficacité des technologies de conversion d’énergie (26 mars 2024) récupéré le 27 mars 2024 sur https://phys.org/news/2024-03-geometry-electrocatalysis-approach-efficiency-energy. HTML
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