Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wang Junqiang presso il Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha sviluppato una strategia combinatoria ad alto rendimento per selezionare catalizzatori superiori per la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER). Il lavoro di ricerca è stato pubblicato su ACS Catalysis .

Grazie alle eccellenti caratteristiche di basso costo, elevata attività catalitica e buona durabilità, i catalizzatori a base di molteplici metalli non nobili, come le leghe di nichel (Ni) e cobalto (Co), hanno attirato una crescente attenzione in tutto il mondo nell'ambito della ricerca di HER o reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER). Tuttavia, a causa del vasto spazio compositivo delle leghe multicomponenti che richiede un lavoro considerevole sulla fabbricazione del catalizzatore e sui test delle prestazioni, rimane difficile identificare il catalizzatore ottimale per HER sia dal punto di vista computazionale che sperimentale.

Sulla base di studi precedenti, i ricercatori del NIMTE hanno selezionato gli elementi non nobili Ni e Co come componenti di lega dominanti con il titanio (Ti) come elemento di lega aggiuntivo, adattando così l'evoluzione dell'idrogeno. Attraverso la deposizione di co-sputtering del magnetron, i ricercatori hanno sintetizzato la cineteca ternaria di Ni-Co-Ti.

I ricercatori hanno proposto il metodo di screening delle bolle ad alto rendimento per identificare le leghe multicomponenti superiori impiegate come catalizzatori HER ad alte prestazioni. L'efficienza complessiva dello screening è stata migliorata di oltre 10.000 volte rispetto ai tradizionali metodi per tentativi ed errori, che richiedono molto tempo e lavoro.

Inoltre, è stata condotta l'analisi elettrochimica parallela, indicando che tra il diagramma di fase ampio con 39% 56,5 Co₃₅ Ti_8.5 la lega possiede le prestazioni catalitiche ottimali.

Inoltre, hanno studiato il meccanismo sottostante e hanno scoperto che la bassa densità di impaccamento atomico e la bassa energia di legame degli elettroni contribuiscono all'elevata attività catalitica in HER.

La strategia combinatoria ad alto rendimento proposta in questo studio ha mostrato un grande potenziale per essere estesa all'esplorazione del catalizzatore in sistemi di leghe a composizione più elevata e persino per OER. + Esplora ulteriormente

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