De zoektocht naar duurzame en betaalbare energieconversietechnologieën heeft het belang van de zuurstofreductie- en zuurstofevolutiereacties (ORR en OER) benadrukt. Deze processen zijn cruciaal voor de efficiëntie van apparaten zoals brandstofcellen en elektrolyzers, maar zijn traditioneel afhankelijk van kostbare edelmetalen als katalysatoren. Deze afhankelijkheid vormt aanzienlijke belemmeringen voor bredere acceptatie en schaalbaarheid.

In een recensie gepubliceerd in het tijdschrift eScience heeft een onderzoeksteam van de Technische Universität Dresden de grote vooruitgang beoordeeld bij het creëren van effectieve en betaalbare elektrokatalysatoren zonder het gebruik van edele metalen voor zuurstofelektrokatalyse in alkalische elektrolyten.

De review biedt een diepgaande analyse van edelmetaalvrije katalysatoren, waarbij de nadruk ligt op drie hoofdcategorieën:overgangsmetaalverbindingen, katalysatoren met één atoom en volledig metaalvrije opties. Onderzoekers gebruikten verschillende innovatieve strategieën om de effectiviteit van deze katalysatoren voor zuurstofelektrokatalyse te verbeteren, cruciaal voor technologieën voor energieconversie.

Technieken zoals heteroatoomdoping, waarbij verschillende atomen in de katalysatorstructuur worden geïntroduceerd, het creëren van vacatures die materiaaleigenschappen veranderen door atomen te verwijderen, en spanningsinductie om elektronische eigenschappen te wijzigen, waren van cruciaal belang. Deze benaderingen hadden tot doel de fysisch-chemische eigenschappen van de katalysatoren te verbeteren, waardoor hun prestaties op het gebied van zuurstofreductie en evolutiereacties aanzienlijk werden verbeterd.

Dit onderzoek onderstreept het potentieel van edelmetaalvrije materialen bij het vervangen van kostbare en schaarse edelmetalen die traditioneel in katalysatoren worden gebruikt, en benadrukt daarmee de weg naar meer betaalbare en duurzame apparaten voor energieconversie.

Naast het onderzoeken van verbeteringen in de zuurstofelektrokatalyse via elektronische structuurregulatie van niet-edele materialen, blijkt uit een recente studie gepubliceerd in hetzelfde tijdschrift door onderzoekers van de University of Technology Sydney en het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van materialen voor energieconversie en -opslag.

Ze hebben een methode geïntroduceerd voor het synthetiseren van van metaal-organische raamwerken (MOF) afgeleide nanokooien, die de efficiëntie van wateroxidatie en selectieve ethyleenglycolreformatie aanzienlijk verbeteren, wat een opmerkelijke vooruitgang betekent op het gebied van duurzame energieproductie.

De onderzoeken introduceren innovatieve materialen en technieken om de efficiëntie van processen zoals waterelektrolyse voor de productie van waterstof te verbeteren, wat bijdraagt ​​aan de evolutie van energieconversie- en opslagtechnologieën. Deze inspanningen sluiten aan bij het bredere doel van het ontwikkelen van kosteneffectieve, efficiënte en milieuvriendelijke alternatieven voor conventionele energiebronnen, en ondersteunen daarmee de mondiale transitie naar hernieuwbare energiebronnen.

Meer informatie: Xia Wang et al., Elektronische structuurregulering van edelmetaalvrije materialen richting alkalische zuurstofelektrokatalyse, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100141

Minghong Huang et al., Gecontroleerde synthese van van MOF afgeleide holle en dooier-nanokooien voor verbeterde wateroxidatie en selectieve ethyleenglycolreformatie, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100118

Aangeboden door TransSpread