Un grupo de investigadores ha investigado si la extracción de datos podría acelerar la identificación de electrocatalizadores de óxidos metálicos de bajo costo, acelerando la transición del mundo hacia los combustibles fósiles.
Los detalles de la investigación fueron publicados en la revista Advanced Science. el 7 de diciembre de 2023.
La dependencia mundial de los combustibles fósiles ha llevado a los científicos a explorar fuentes de energía renovables. Las tecnologías de conversión electroquímica, como la alimentación con pilas de combustible, la electrólisis del agua y las baterías de metal-aire, ofrecen estrategias prometedoras para la transición hacia un futuro energético sostenible. Sin embargo, la dependencia de metales preciosos en muchas reacciones electrocatalíticas plantea desafíos económicos y ambientales.
Los óxidos metálicos tienen el potencial de cambiar esto debido a su estabilidad y menor costo que los metales preciosos, particularmente en condiciones electrocatalíticas alcalinas. Sin embargo, la búsqueda de estos óxidos metálicos requiere muchos recursos y los científicos dependen del proceso de prueba y error.
"Con la extracción de datos como una solución viable a este problema, nos propusimos investigar las oportunidades y desafíos de adoptar esta estrategia para encontrar óxidos metálicos", dice Hao Li, profesor asociado del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (WPI-AIMR) de la Universidad de Tohoku y autor correspondiente del artículo.
Para hacerlo, Li, junto con sus colegas, aprovechó la gran cantidad de datos disponibles en la base de datos del Proyecto de Materiales, identificando 68 electrocatalizadores de óxido metálico estables y prometedores en condiciones específicas.
Observaron que la base de datos promocionaba Sb2 OT6 como óxido metálico estable en ácido. Esto se basa en el diagrama de estabilidad acuosa, una representación gráfica que ilustra la estabilidad termodinámica de diferentes especies químicas en una solución acuosa en función del pH y el potencial eléctrico. Según el diagrama, Sb2 OT6 es estable bajo la reacción de reducción de oxígeno (ORR) en medios ácidos pero bastante inestable en condiciones de ORR de pH alto. Sin embargo, los investigadores descubrieron que esto contradecía observaciones experimentales posteriores en condiciones alcalinas de ORR.
Caracterizaciones posteriores a la catálisis, análisis electroquímicos del estado de la superficie y modelos microcinéticos acoplados al campo de pH revelaron que el Sb2 OT6 La superficie se pasiva electroquímicamente bajo potenciales ORR y forma una superficie estable y activa 4e-ORR.
En general, los hallazgos del estudio indican que, si bien la minería de datos es prometedora, es necesario un mayor perfeccionamiento para una adopción generalizada. "Es necesario desarrollar una estrategia refinada que tenga en cuenta la estabilidad y la actividad de la superficie inducidas por la electroquímica", enfatizó Li.
En el futuro, los investigadores esperan explorar otros electrocatalizadores para la reacción de evolución de oxígeno y la reacción de evolución de hidrógeno combinando extracción de datos, análisis del estado de la superficie y análisis de actividad.
Más información: Xue Jia et al, Identificación de electrocatalizadores estables inicializados mediante minería de datos:Sb2WO6 para la reducción de oxígeno, Ciencia avanzada (2023). DOI:10.1002/adv.202305630
Información de la revista: Ciencia avanzada
Proporcionado por la Universidad de Tohoku
