Khi thế giới tìm kiếm các giải pháp bền vững để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, một nhóm các nhà nghiên cứu hợp tác từ Đại học Tartu và Copenhagen đã đề xuất một cách tiếp cận sáng tạo để khắc phục những hạn chế tồn tại lâu dài trong quá trình điện phân oxy.
(a) Núi lửa có tiềm năng cao được chiếu trên mô tả ΔG OH . Các hình tam giác biểu thị các mức quá tiềm năng được tính toán bằng DFT đối với các chất xúc tác M–N–C một vị trí, trong khi các vòng tròn biểu thị các giá trị cho các chất xúc tác M–N–C hai vị trí có độ cong. Các đường đứt nét và chấm làm nổi bật đỉnh của những ngọn núi lửa có tiềm năng quá mức này. ( b ) Dòng thời gian với tiềm năng ORR và OER nổi bật, được đo lường bằng thực nghiệm cho cả kim loại nhóm bạch kim và chất xúc tác nitơ-cacbon-kim loại (M–N–C). Điện thế được chọn tương ứng với mật độ dòng điện là 10 mA cm −2 đối với OER và 3 mA cm −2 đối với ORR. Nguồn: Khoa học & Công nghệ xúc tác (2024). DOI: 10.1039/D4CY00036F
Xúc tác điện oxy bao gồm các phản ứng, chẳng hạn như phản ứng sinh và khử oxy, rất quan trọng trong các hệ thống lưu trữ và chuyển đổi năng lượng điện hóa khác nhau như tách nước, pin nhiên liệu và pin kim loại-không khí. Những phản ứng này liên quan đến việc phá vỡ và hình thành nhiều liên kết hóa học, thường có năng lượng kích hoạt cao.
Điều này gây khó khăn cho việc tìm ra chất xúc tác có thể hạ thấp các rào cản năng lượng này một cách hiệu quả và tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng. Để khắc phục những hạn chế này và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế hydro, cần phải có một mô hình mới cho thiết kế chất xúc tác. Bất chấp những hạn chế về mặt lý thuyết, nhóm nghiên cứu đã tìm ra một phương pháp thực tế để khắc phục những hạn chế đó.
Trong một bài báo gần đây đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ xúc tác ACS, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu một khái niệm cải tiến về xúc tác điện thích ứng hình học. Cách tiếp cận này sử dụng các chất xúc tác có khả năng điều chỉnh linh hoạt hình dạng của chúng trong quá trình phản ứng, bỏ qua những hạn chế về mặt lý thuyết đã cản trở tiến trình xúc tác điện oxy trong nhiều thập kỷ.
Ritums Cepitis, tác giả chính của nghiên cứu, tiến sĩ năm thứ 4, cho biết: “Khái niệm này có tiềm năng cách mạng hóa lĩnh vực xúc tác điện oxy”. sinh viên tại KongiLab tại Viện Hóa học. Tiến sĩ V. Ivaništšev, người đã phát triển ý tưởng này với Giáo sư J. Rossmeisl trong thời gian học bổng, cho biết thêm: “Mô hình của chúng tôi chứng minh rằng chất xúc tác lý tưởng nằm trong tầm tay và về mặt thực tế, nó có thể tăng gấp đôi hiệu quả của các công nghệ lưu trữ và chuyển đổi năng lượng”. tại Đại học Copenhagen.
Phó Giáo sư Nadežda Kongi, trưởng nhóm nghiên cứu Vật liệu Chức năng Vô cơ, cho biết: "Bây giờ, nhóm của chúng tôi đã sẵn sàng áp dụng phương pháp này vào thực tế. Công việc trong phòng thí nghiệm thậm chí còn đòi hỏi sự sáng tạo cao hơn giai đoạn lập mô hình, nhưng chúng tôi đã thấy những tiến bộ đầy hứa hẹn". (KongiLab) tại Đại học Tartu.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
