El Prof. Dr. Johannes Margraf y un equipo de científicos han desarrollado un método prometedor para mejorar la eficiencia de los electrocatalizadores. Utilizando simulaciones e inteligencia artificial, los investigadores han desarrollado un programa informático que puede optimizar simultáneamente varias propiedades del catalizador. Los resultados se han publicado ahora en el Journal of the American Chemical Society. .
Las aleaciones de alta entropía (HEA) son un tipo de material prometedor para la electrocatálisis. La electrocatálisis es un proceso en el que determinados materiales ayudan a acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en las baterías o pilas de combustible.
A diferencia de los catalizadores metálicos convencionales, estos materiales consisten en una mezcla de muchos elementos. Como resultado, tienen una estructura muy compleja y, por tanto, podrían tener mejores propiedades catalíticas en electrolizadores y pilas de combustible. Sin embargo, a los investigadores les resulta difícil encontrar la mejor combinación de elementos para una aplicación específica.
"Los trabajos anteriores se han centrado principalmente en mejorar la actividad catalítica", afirma Margraf, catedrático de Química Física V:Teoría y aprendizaje automático de la Universidad de Bayreuth. "Sin embargo, hemos desarrollado un algoritmo que puede utilizar simulaciones e inteligencia artificial para mejorar simultáneamente varias propiedades del catalizador, como la actividad, el coste y la estabilidad".
Esto permitió a los investigadores de Bayreuth y el Instituto Fritz Haber de Berlín predecir muchos HEA nuevos que ofrecen diversas compensaciones entre estas propiedades.
"Probamos el algoritmo específicamente para la reducción de oxígeno en pilas de combustible, donde normalmente se utiliza platino, un producto caro, como catalizador. Encontramos catalizadores que son tan activos como el platino pero cuestan mucho menos:sólo un 10% en comparación con el platino", explica Margraf. "También pudimos identificar catalizadores que son dos veces y media más activos que el platino, pero a un coste similar."
Las predicciones teóricas del investigador de Bayreuth ahora deben ser confirmadas mediante experimentos prácticos.
Más información: Wenbin Xu et al, Descubrimiento de electrocatalizadores de aleaciones de alta entropía en vastos espacios de composición con optimización multiobjetivo, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14486
Proporcionado por la Universidad de Bayreuth
