Un grupo de investigación dirigido por el profesor YANG Minghui del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China (CAS) descubrió que los catalizadores de nitruro de circonio (ZrN) podrían ser una alternativa superior a los costosos catalizadores de platino (Pt). para la reducción de oxígeno. El estudio fue publicado en Materiales de la naturaleza .

La mayoría de los dispositivos de energía electroquímica, como pilas de combustible y baterías de metal-aire, necesitan catalizadores para aumentar la potencia a tasas aceptables. La reacción de reducción de oxígeno (ORR) es una de las reacciones más fundamentales involucradas en los dispositivos de energía electroquímica, lo que ha influido mucho en la entrega de energía de los dispositivos.

Actualmente, el Pt es el catalizador ORR más utilizado y comercial. Sin embargo, es un metal escasamente disponible (37 ppb en la corteza terrestre) con alto costo (US $ 28,3 g-1 como precio promedio de 2018), lo que limita las aplicaciones a gran escala de los dispositivos de energía electroquímica.

Para abordar este asunto, el grupo de investigación utilizó una ruta de urea-vidrio a temperaturas moderadas para preparar nanopartículas (NP) de ZrN, que podría sustituir e incluso superar al costoso Pt como catalizador para la reducción de oxígeno en condiciones alcalinas.

Los NP de ZrN sintetizados mostraron un alto rendimiento de reducción de oxígeno con la misma actividad que el catalizador comercial tradicional de Pt sobre carbono (Pt / C). Es más, en soluciones de KOH 0,1 M, Ambos materiales mostraron el mismo potencial de media onda (E1 / 2 =0.80 V) y ZrN exhibió una mayor estabilidad (ΔE1 / 2 =-3 mV) que el catalizador Pt / C (ΔE1 / 2 =-39 mV) después de 1, 000 ciclos de ORR. Además, ZrN entregó una mayor densidad de potencia y ciclabilidad que Pt / C en una batería de zinc-aire.

Parece que el ZrN es un cocatalizador sobresaliente porque combina excelentes características de bajo costo, alta actividad y estabilidad superior, beneficiarse en la promoción de aplicaciones a gran escala de conversión de energía electroquímica.

Es más, este trabajo puede arrojar luz sobre las investigaciones adicionales de catalizadores de nitruro rentables y eficientes, y allanar el camino para el uso extensivo de energía limpia.