La búsqueda de tecnologías de conversión de energía sostenibles y asequibles ha puesto de relieve la importancia de las reacciones de reducción y evolución de oxígeno (ORR y OER). Estos procesos son cruciales para la eficiencia de dispositivos como pilas de combustible y electrolizadores, pero tradicionalmente se han basado en costosos metales nobles como catalizadores. Esta dependencia plantea barreras importantes para una adopción y escalabilidad más amplias.
En una reseña publicada en la revista eScience , un equipo de investigación de la Technische Universität Dresden ha revisado el principal avance en la creación de electrocatalizadores eficaces y asequibles sin el uso de metales nobles para la electrocatálisis de oxígeno en electrolitos alcalinos.
La revisión proporciona un análisis en profundidad de los catalizadores libres de metales nobles, centrándose en tres categorías principales:compuestos de metales de transición, catalizadores de un solo átomo y opciones completamente libres de metales. Los investigadores utilizaron varias estrategias innovadoras para mejorar la eficacia de estos catalizadores para la electrocatálisis de oxígeno, crucial para las tecnologías de conversión de energía.
Fueron clave técnicas como el dopaje con heteroátomos, que introduce diferentes átomos en la estructura del catalizador, la creación de vacantes que altera las propiedades del material mediante la eliminación de átomos y la inducción de deformación para modificar las propiedades electrónicas. Estos enfoques tenían como objetivo mejorar las características fisicoquímicas de los catalizadores, aumentando significativamente su rendimiento en las reacciones de reducción y evolución de oxígeno.
Esta investigación subraya el potencial de los materiales libres de metales nobles para reemplazar los costosos y escasos metales nobles utilizados tradicionalmente en los catalizadores, destacando un camino hacia dispositivos de conversión de energía más asequibles y sostenibles.
Además de explorar mejoras en la electrocatálisis de oxígeno mediante la regulación electrónica de la estructura de materiales no nobles, un estudio reciente publicado en la misma revista por investigadores de la Universidad Tecnológica de Sydney y el Instituto Fujian de Investigación sobre la Estructura de la Materia de la Academia China de Ciencias ha logrado avances significativos en materiales para la conversión y almacenamiento de energía.
Han introducido un método para sintetizar nanojaulas derivadas de estructuras organometálicas (MOF), que mejoran considerablemente la eficiencia de la oxidación del agua y la reformación selectiva del etilenglicol, lo que marca un progreso notable en el campo de la producción de energía sostenible.
Los estudios introducen materiales y técnicas innovadores para mejorar la eficiencia de procesos como la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno, contribuyendo a la evolución de las tecnologías de conversión y almacenamiento de energía. Estos esfuerzos se alinean con el objetivo más amplio de desarrollar alternativas rentables, eficientes y respetuosas con el medio ambiente a las fuentes de energía convencionales, apoyando así la transición global hacia fuentes de energía renovables.
Más información: Xia Wang et al, Regulación de la estructura electrónica de materiales libres de metales nobles hacia la electrocatálisis de oxígeno alcalino, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100141
Minghong Huang et al, Síntesis controlada de nanojaulas huecas y de cáscara de yema derivadas de MOF para mejorar la oxidación del agua y la reformación selectiva del etilenglicol, eScience (2023). DOI:10.1016/j.esci.2023.100118
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