Recentemente, il gruppo del professor Guo Shaojun del College of Engineering dell'Università di Pechino ha sviluppato un nuovo tipo di sub-nanometro, nanofoglio di PdMo altamente curvo, a causa della sua analogia strutturale con il grafene, è stato indicato come PdMo bimetallene, e ha mostrato straordinarie prestazioni elettrocatalitiche verso la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR) in ambiente alcalino. Quando viene utilizzato come elettrocatalizzatore catodico, i nanofogli PdMo consentono prestazioni di cambio/scarica molto migliorate nelle batterie Zn-aria e Li-aria. Questo lavoro è stato pubblicato in Natura il 26 settembre, 2019.

I combustibili fossili hanno causato gravi sfide nell'inquinamento ambientale e nel cambiamento climatico, chiedendo quindi urgentemente lo sviluppo di tecnologie energetiche pulite rinnovabili che consentano un sistema energetico sostenibile. Lo stoccaggio e il successivo utilizzo di fonti energetiche rinnovabili ma intermittenti, per esempio., solare, vento ecc., richiede un dispositivo elettrochimico che consenta l'interconversione di elettricità e sostanze chimiche in modo efficiente. Di fondamentale importanza per l'efficienza operativa del dispositivo risiede nell'interfaccia elettrodo-elettrolita, in cui avvengono le reazioni elettrochimiche desiderate guidate da un opportuno elettrocatalizzatore. Attualmente, la mancanza di un elettrocatalizzatore ad alte prestazioni crea un collo di bottiglia alla penetrazione delle energie rinnovabili.

Una delle maggiori sfide in questo campo è la cinetica sfavorevole dell'ORR, e gli elettrocatalizzatori a base di metalli del gruppo del platino (PGM) sono spesso necessari per migliorare l'attività e la durata. Nell'ultimo decennio, le dinamiche ORR in ambienti acidi su catalizzatori a base di platino sono state drasticamente migliorate tramite la messa a punto della lega, deformazione superficiale, e ambienti di coordinamento ottimizzati. Tuttavia, il miglioramento dell'attività di questa reazione in mezzi alcalini rimane impegnativo a causa della difficoltà di ottenere una forza di legame dell'ossigeno ottimizzata sui PGM in presenza di idrossido.

In questo studio, Il bimetallene PdMo ha dimostrato di essere un elettrocatalizzatore efficiente e stabile per l'ORR e l'OER negli elettroliti alcalini, e promettenti elettrodi catodici nelle batterie Zn-aria e Li-aria. La caratteristica ultrasottile del bimetallene PdMo consente un'impressionante superficie elettrochimicamente attiva (138,7 m ² /gPd) e un'attività di massa verso l'ORR di 16,37 A/mgPd a 0,9 volt rispetto a RHE negli elettroliti alcalini. Questa attività di massa è 78 volte e 327 volte superiore a quella dei catalizzatori commerciali Pt/C e Pd/C, rispettivamente, insieme a un decadimento trascurabile dopo il 30, 000 ciclo accelerato. I calcoli della teoria del funzionale della densità mostrano che un'energia di legame dell'ossigeno ottimizzata è stata ottenuta sul bimetallene PdMo a causa di una combinazione di effetto legante, effetto di deformazione e l'effetto di dimensione quantistica. Si prevede che i materiali metallici mostreranno grandi promesse nell'elettrocatalisi energetica.