Il Prof. Dr. Johannes Margraf e un team di scienziati hanno sviluppato un metodo promettente per migliorare l'efficienza degli elettrocatalizzatori. Utilizzando simulazioni e intelligenza artificiale, i ricercatori hanno sviluppato un programma per computer in grado di ottimizzare contemporaneamente diverse proprietà del catalizzatore. I risultati sono stati ora pubblicati nel Journal of the American Chemical Society .
Le leghe ad alta entropia (HEA) sono un tipo promettente di materiale per l'elettrocatalisi. L'elettrocatalisi è un processo in cui alcuni materiali aiutano ad accelerare le reazioni chimiche che avvengono nelle batterie o nelle celle a combustibile.
A differenza dei catalizzatori metallici convenzionali, questi materiali sono costituiti da una miscela di molti elementi. Di conseguenza, hanno una struttura molto complessa e potrebbero quindi avere proprietà catalitiche migliori negli elettrolizzatori e nelle celle a combustibile. Tuttavia, è difficile per i ricercatori trovare la migliore miscela di elementi per un'applicazione specifica.
"Il lavoro precedente si era concentrato principalmente sul miglioramento dell'attività catalitica", afferma Margraf, titolare della cattedra di Chimica fisica V:Teoria e apprendimento automatico presso l'Università di Bayreuth. "Tuttavia, abbiamo sviluppato un algoritmo in grado di utilizzare simulazioni e intelligenza artificiale per migliorare contemporaneamente diverse proprietà del catalizzatore, come attività, costo e stabilità."
Ciò ha consentito ai ricercatori di Bayreuth e del Fritz Haber Institute di Berlino di prevedere molti nuovi HEA che offrono vari compromessi tra queste proprietà.
"Abbiamo testato l'algoritmo specificamente per la riduzione dell'ossigeno nelle celle a combustibile, dove normalmente viene utilizzato il costoso platino come catalizzatore. Abbiamo trovato catalizzatori che sono attivi quanto il platino ma costano molto meno:solo il 10% rispetto al platino", spiega Margraf. "Siamo stati anche in grado di identificare catalizzatori che sono due volte e mezzo più attivi del platino, ma a un costo simile."
Le previsioni teoriche del ricercatore di Bayreuth devono ora essere confermate da esperimenti pratici.
Ulteriori informazioni: Wenbin Xu et al, Alla scoperta di elettrocatalizzatori di leghe ad alta entropia in vasti spazi di composizione con ottimizzazione multiobiettivo, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14486
Fornito dall'Università di Bayreuth
