Sökandet efter hållbara och prisvärda energiomvandlingstekniker har belyst vikten av syrereduktion och syreutvecklingsreaktioner (ORR och OER). Dessa processer är avgörande för effektiviteten hos enheter som bränsleceller och elektrolysatorer, men har traditionellt förlitat sig på dyra ädelmetaller som katalysatorer. Detta beroende utgör betydande hinder för bredare användning och skalbarhet.
I en recension publicerad i tidskriften eScience , har ett forskarlag från Technische Universität Dresden granskat de stora framstegen när det gäller att skapa effektiva och prisvärda elektrokatalysatorer utan användning av ädelmetaller för syreelektrokatalys i alkaliska elektrolyter.
Granskningen ger en djupgående analys av ädelmetallfria katalysatorer, med fokus på tre primära kategorier:övergångsmetallföreningar, enatomskatalysatorer och helt metallfria alternativ. Forskare använde flera innovativa strategier för att förbättra dessa katalysatorers effektivitet för syreelektrokatalys, avgörande för energiomvandlingsteknologier.
Tekniker som heteroatomdopning, som introducerar olika atomer i katalysatorstrukturen, vakansskapande som ändrar materialegenskaper genom att ta bort atomer, och spänningsinduktion för att modifiera elektroniska egenskaper, var nyckeln. Dessa tillvägagångssätt syftade till att förbättra katalysatorernas fysikalisk-kemiska egenskaper, vilket avsevärt ökade deras prestanda i syrereduktion och evolutionsreaktioner.
Denna forskning understryker potentialen hos ädelmetallfria material när det gäller att ersätta dyra och knappa ädelmetaller som traditionellt används i katalysatorer, vilket belyser en väg mot mer prisvärda och hållbara energiomvandlingsanordningar.
Förutom att utforska förbättringar av syreelektrokatalys via elektronisk strukturreglering av icke-ädla material, publicerades en nyligen gjord studie i samma tidskrift av forskare från University of Technology Sydney och Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences har gjort betydande framsteg inom material för energiomvandling och lagring.
De har introducerat en metod för att syntetisera metall-organiska ramverk (MOF)-härledda nanocages, som avsevärt förbättrar effektiviteten av vattenoxidation och selektiv etylenglykolreformering, vilket markerar ett anmärkningsvärt framsteg inom området för hållbar energiproduktion.
Studierna introducerar innovativa material och tekniker för att förbättra effektiviteten i processer som vattenelektrolys för väteproduktion, vilket bidrar till utvecklingen av energiomvandlings- och lagringsteknologier. Dessa ansträngningar är i linje med det bredare målet att utveckla kostnadseffektiva, effektiva och miljövänliga alternativ till konventionella energikällor och därigenom stödja den globala övergången till förnybara energikällor.
Mer information: Xia Wang et al, Elektronisk strukturreglering av ädelmetallfria material mot alkalisk syreelektrokatalys, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100141
Minghong Huang et al., Kontrollerad syntes av MOF-härledda ihåliga och äggula-skal nanocages för förbättrad vattenoxidation och selektiv etylenglykolreformering, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100118
Tillhandahålls av TranSpread
