I ricercatori del Centro bavarese per la tecnologia delle batterie e della rete di ricerca "SolTech" dell'Università di Bayreuth hanno presentato un nuovo metodo di produzione per elettrocatalizzatori:una sintesi rapida e a bassa temperatura di speciali materiali ceramici (ossidi ad alta entropia).
I risultati della Cattedra di Chimica Fisica III e dell’Istituto Max Planck per la ricerca sul ferro di Düsseldorf potrebbero rendere in futuro l’elettrolisi dell’acqua e la relativa produzione di idrogeno più efficienti dal punto di vista energetico. I risultati sono stati ora pubblicati sulla rivista Advanced Functional Materials .
Attualmente vengono utilizzati principalmente elettrocatalizzatori a base di ossido di iridio o di rutenio, il che aumenta notevolmente i costi del materiale e rende difficile anche l'espansione su larga scala in termini di disponibilità del materiale. Gli ossidi di metalli di transizione ad elevata entropia stanno diventando sempre più interessanti per questi processi. Questi però vengono solitamente ottenuti ad alte temperature e con tempi di sintesi lunghi.
"In questo lavoro presentiamo per la prima volta una sintesi a bassa temperatura di ossidi ad alta entropia, più precisamente di spinelli ad alto contenuto di ferro", riferisce il Prof. Dr. Roland Marschall, titolare della cattedra di Chimica Fisica III presso l'Università Università di Bayreuth. Il nuovo tipo di sintesi nel microonde consente di ridurre il tempo di sintesi a minuti (di solito 5–30 minuti in questo caso) e la temperatura a 225°C.
Da un lato la sintesi richiede quindi un consumo energetico molto inferiore e dall’altro consente la produzione di nanoparticelle. Ciò è particolarmente interessante nella catalisi, poiché le nanoparticelle hanno un rapporto superficie-volume particolarmente elevato e le reazioni catalitiche necessarie per l'elettrolisi avvengono sulla superficie.
"Nel nostro lavoro siamo stati in grado di dimostrare per la prima volta che con questa semplice sintesi a bassa temperatura è possibile ottenere un'ampia varietà di composizioni diverse con un massimo di sette metalli diversi oltre al ferro", afferma il Prof. Marschall. La sostituzione parziale del ferro con il cobalto, noto per la sua elevata attività, ha consentito un ulteriore aumento dell'attività catalitica.
"Infine, l'attività dei catalizzatori dipende in larga misura dalla composizione, ma questa non è liberamente variabile in tutti i metodi di sintesi precedenti. Il nostro metodo, d'altro canto, è altamente flessibile, il che consente l'incorporazione di un gran numero di elementi in diversi stati di ossidazione e consente inoltre di regolare la composizione e quindi l'attività dei catalizzatori," afferma il Prof. Marschall.
Ulteriori informazioni: Judith Zander et al, Nanoparticelle di ferrite spinello a media e alta entropia tramite sintesi a bassa temperatura per la reazione di evoluzione dell'ossigeno, Materiali funzionali avanzati (2023). DOI:10.1002/adfm.202310179
Informazioni sul giornale: Materiali funzionali avanzati
Fornito dall'Università di Bayreuth
