Celdas de combustible, que están atrayendo la atención como fuente de energía ecológica, obtener electricidad y calor simultáneamente a través de la reacción inversa de la electrólisis del agua. Por lo tanto, el catalizador que mejora la eficacia de la reacción está directamente relacionado con el rendimiento de la pila de combustible. A esto, Un equipo de investigación conjunto POSTECH-UNIST ha dado un paso más hacia el desarrollo de catalizadores de alto rendimiento al descubrir los fenómenos de transición de fase y ex-solución a nivel atómico por primera vez.

Un equipo de investigación conjunto del profesor Jeong Woo Han y Ph.D. candidato Kyeounghak Kim del Departamento de Ingeniería Química de POSTECH, y el profesor Guntae Kim de UNIST han descubierto el mecanismo por el cual PBMO, un catalizador utilizado en las pilas de combustible, se transforma de una estructura de perovskita a una estructura en capas con nanopartículas ex-solución1 a la superficie, confirmando su potencial como electrodo y catalizador químico. Estos resultados de la investigación se publicaron recientemente como un artículo de contraportada exterior de la Ciencias de la energía y el medio ambiente , una revista internacional en el campo de la energía.

Los catalizadores son sustancias que potencian las reacciones químicas. PBMO (Pr _0,5 Licenciado en Letras _0,5 MnO ₃ -δ), uno de los catalizadores para pilas de combustible, es conocido como un material que opera de manera estable incluso cuando se usa directamente como hidrocarburo, no hidrógeno. En particular, exhibe una alta conductividad iónica a medida que cambia a una estructura en capas bajo un ambiente de reducción que pierde oxígeno. Al mismo tiempo, El fenómeno de ex-solución ocurre en el cual los elementos dentro del óxido metálico se segregan a la superficie.

Este fenómeno se produce de forma voluntaria en un entorno de reducción sin ningún proceso en particular. A medida que los elementos del interior del material suben a la superficie, la estabilidad y el rendimiento de la pila de combustible mejoran enormemente. Sin embargo, Fue difícil diseñar los materiales porque se desconocía el proceso mediante el cual se formaban estos catalizadores de alto rendimiento.

Centrándonos en estas características, el equipo de investigación confirmó que el proceso pasa por una progresión de transición de fase, ex-solución de partículas, y formación de catalizador. Esto se demostró utilizando el cálculo de los primeros principios basado en la mecánica cuántica y el experimento XRD2 in situ que permite la observación de cambios estructurales de cristales en tiempo real en los materiales. Los investigadores también confirmaron que el catalizador de oxidación desarrollado de esta manera muestra un rendimiento hasta cuatro veces mejor que los catalizadores convencionales. verificando que este estudio es aplicable a diversos catalizadores químicos.

"Pudimos comprender con precisión los materiales en unidades atómicas que eran difíciles de confirmar en experimentos anteriores, y lo demostró con éxito, superando así las limitaciones de la investigación existente al comprender con precisión los materiales en unidades atómicas, que fueron difíciles de confirmar en experimentos existentes, y demostrándolos con éxito, ", explicó el profesor Jeong Woo Han, quien dirigió el estudio." Dado que estos materiales de apoyo y nanocatalizadores se pueden utilizar para la reducción de gases de escape, sensores, celdas de combustible, catalizadores químicos, etc., En el futuro se prevé una investigación activa en numerosos campos ".