Muchas reacciones químicas relevantes para nuevas fuentes de energía son muy complejas y dan como resultado una pérdida de energía considerable. Por lo tanto, Los sistemas de conversión y almacenamiento de energía o las pilas de combustible aún no se utilizan ampliamente en aplicaciones comerciales. Investigadores de Ruhr-Universität Bochum (RUB) y Max-Planck-Institut für Eisenforschung en Düsseldorf ahora están informando sobre una nueva clase de catalizadores que son teóricamente adecuados para uso universal.

Estas aleaciones denominadas de alta entropía se forman mezclando proporciones casi iguales de cinco o más elementos. Finalmente, podrían traspasar los límites de los catalizadores tradicionales que han sido insuperables durante décadas. El equipo de investigación describe sus principios de trabajo electrocatalíticos poco comunes, así como su potencial de aplicación sistemática en la revista. Letras de energía ACS .

Bibliotecas de materiales para la investigación de electrocatálisis

La clase de material de las aleaciones de alta entropía presenta propiedades físicas que tienen un potencial considerable para numerosas aplicaciones. En la reducción de oxígeno, ya han alcanzado la actividad de un catalizador de platino.

"En nuestro departamento, Tenemos métodos únicos a nuestra disposición para fabricar estos materiales complejos a partir de cinco elementos de origen en diferentes composiciones en forma de películas delgadas o bibliotecas de nanopartículas. "explica el profesor Alfred Ludwig de la Cátedra de Materiales para Microtecnología de RUB. Los átomos de los elementos fuente se mezclan en el plasma y forman nanopartículas en un sustrato de líquido iónico. Si las nanopartículas se encuentran cerca de la fuente del átomo respectiva, el porcentaje de átomos de esa fuente es mayor en la partícula respectiva. "Hasta ahora se han realizado investigaciones muy limitadas sobre el uso de dichos materiales en electrocatálisis, "dice Ludwig.

Manipulación de etapas de reacción individuales

Se espera que esto cambie en un futuro próximo. Los investigadores han postulado que las interacciones únicas de diferentes elementos vecinos podrían allanar el camino para reemplazar los metales nobles con materiales equivalentes. "Nuestra última investigación ha descubierto otras características únicas, por ejemplo, el hecho de que esta clase también puede afectar las interdependencias entre los pasos de reacción individuales, "dice Tobias Löffler, Doctor. investigador del Centro de Ciencias Electroquímicas de la Cátedra RUB de Química Analítica. "Por lo tanto, contribuiría a resolver uno de los principales problemas de muchas reacciones de conversión de energía, es decir, grandes pérdidas de energía inevitables de otro modo. Las posibilidades teóricas parecen casi demasiado buenas para ser verdad ".

Fundación para la investigación en curso

Para promover un progreso rápido, el equipo de Bochum y Düsseldorf ha descrito sus hallazgos iniciales con el objetivo de interpretar las primeras observaciones características, describiendo los desafíos, y presentar las primeras pautas, todas las cuales conducen al avance de la investigación. "La complejidad de la aleación se refleja en los resultados de la investigación, y serán necesarios muchos análisis antes de poder evaluar su potencial real. Todavía, Ninguno de los hallazgos hasta la fecha impide un gran avance, "supone el profesor Wolfgang Schuhmann, Catedrático de Química Analítica en RUB.

Visualización en 3-D

La caracterización de nanopartículas catalizadoras, también, es propicio para la investigación. "Para tener una idea de cómo, exactamente, la actividad se ve afectada por la estructura, La visualización de alta resolución de la superficie del catalizador a nivel atómico es una herramienta útil, preferiblemente en 3-D, ", dice la profesora Christina Scheu del Max-Planck-Institut für Eisenforschung en Düsseldorf. Los investigadores ya han demostrado que este es un objetivo alcanzable, si aún no se ha aplicado a esta clase de catalizadores.

La pregunta de si estos catalizadores facilitarán la transición a la gestión de la energía sostenible queda por responder. "Con nuestros estudios, pretendemos sentar las bases para la investigación en curso en este campo, "concluyen los autores.