L'elettrocatalisi dell'ossigeno coinvolge reazioni, come l'evoluzione dell'ossigeno e la reazione di riduzione, che sono cruciali in vari sistemi di conversione e stoccaggio dell'energia elettrochimica come la scissione dell'acqua, le celle a combustibile e le batterie metallo-aria. Queste reazioni comportano la rottura e la formazione di molteplici legami chimici, che in genere hanno energie di attivazione elevate.

Ciò rende difficile trovare catalizzatori che possano effettivamente abbassare queste barriere energetiche e facilitare le reazioni. Per superare queste limitazioni e accelerare la transizione verso un’economia dell’idrogeno, è necessario un nuovo paradigma per la progettazione dei catalizzatori. Nonostante i vincoli teorici, il team di ricerca ha scoperto un metodo pratico per superare i limiti.

In un recente articolo pubblicato su ACS Catalysis Science and Technology , il gruppo di ricerca introduce un concetto innovativo di elettrocatalisi adattativa alla geometria. Questo approccio utilizza catalizzatori che regolano dinamicamente la loro geometria durante una reazione, aggirando le limitazioni teoriche che hanno ostacolato per decenni il progresso nell'elettrocatalisi dell'ossigeno.

"Questo concetto ha il potenziale per rivoluzionare il campo dell'elettrocatalisi dell'ossigeno", afferma Ritums Cepitis, l'autore principale dello studio, un dottorato di ricerca al 4° anno. studente al KongiLab presso l'Istituto di Chimica. "Il nostro modello dimostra che la catalisi ideale è a portata di mano e, in termini pratici, potrebbe potenzialmente raddoppiare l'efficienza delle tecnologie di conversione e stoccaggio dell'energia", aggiunge il Dr. V. Ivaništšev, che ha sviluppato l'idea con il Prof. J. Rossmeisl durante una borsa di studio presso l'Università di Copenaghen.

"Ora il nostro gruppo è pronto a mettere in pratica questo approccio. Il lavoro di laboratorio richiederà una creatività ancora maggiore rispetto alla fase di modellazione, ma vediamo già progressi promettenti", afferma la professoressa associata Nadežda Kongi, leader del gruppo di ricerca sui materiali funzionali inorganici (KongiLab) presso l'Università di Tartu.