Investigadores del Centro Bávaro de Tecnología de Baterías y de la red de investigación "SolTech" de la Universidad de Bayreuth han presentado un nuevo método de producción de electrocatalizadores:una síntesis rápida y a baja temperatura de materiales cerámicos especiales (óxidos de alta entropía).

Los resultados de la Cátedra de Química Física III y del Instituto Max Planck para la Investigación del Hierro en Düsseldorf podrían hacer que la electrólisis del agua y la producción asociada de hidrógeno sean más eficientes energéticamente en el futuro. Los resultados se han publicado en la revista Advanced Functional Materials. .

Actualmente se utilizan principalmente electrocatalizadores a base de iridio u óxido de rutenio, lo que aumenta considerablemente los costes de material y también dificulta la expansión a gran escala en términos de disponibilidad de material. Los óxidos de metales de transición de alta entropía son cada vez más interesantes para estos procesos. Sin embargo, estos suelen obtenerse a altas temperaturas y con largos tiempos de síntesis.

"En este trabajo presentamos por primera vez una síntesis a baja temperatura de óxidos de alta entropía, más concretamente de espinelas con un alto contenido de hierro", informa el Prof. Dr. Roland Marschall, titular de la Cátedra de Química Física III en la Universidad de Bayreuth. El nuevo tipo de síntesis en el microondas permite reducir el tiempo de síntesis a minutos (normalmente entre 5 y 30 minutos en este caso) y la temperatura a 225°C.

Por un lado, la síntesis requiere mucha menos energía y, por otro lado, esto permite la producción de nanopartículas. Esto es particularmente interesante en la catálisis, ya que las nanopartículas tienen una relación superficie-volumen particularmente alta y las reacciones catalíticas necesarias para la electrólisis tienen lugar en la superficie.

"En nuestro trabajo pudimos demostrar por primera vez que con esta sencilla síntesis a baja temperatura se pueden lograr una amplia variedad de composiciones diferentes con hasta siete metales diferentes, además del hierro", dice el profesor Marschall. La sustitución parcial del hierro por cobalto, conocido por su alta actividad, permitió un aumento adicional de la actividad catalítica.

"Finalmente, la actividad de los catalizadores depende en gran medida de la composición, pero ésta no varía libremente en todos los métodos de síntesis anteriores. Nuestro método, por el contrario, es muy flexible, lo que permite la incorporación de una gran cantidad de elementos en diferentes estados de oxidación y también permite ajustar la composición y, por tanto, la actividad de los catalizadores", afirma el Prof. Marschall.

Más información: Judith Zander et al, Nanopartículas de ferrita de espinela de media y alta entropía mediante síntesis a baja temperatura para la reacción de evolución del oxígeno, Materiales funcionales avanzados (2023). DOI:10.1002/adfm.202310179

Información de la revista: Materiales funcionales avanzados

Proporcionado por la Universidad de Bayreuth