La recherche de technologies de conversion d’énergie durables et abordables a mis en évidence l’importance des réactions de réduction et de dégagement d’oxygène (ORR et OER). Ces processus sont cruciaux pour l’efficacité de dispositifs tels que les piles à combustible et les électrolyseurs, mais reposent traditionnellement sur des métaux nobles coûteux comme catalyseurs. Cette dépendance pose des obstacles importants à une adoption et une évolutivité plus larges.

Dans une revue publiée dans la revue eScience , une équipe de recherche de la Technische Universität Dresden a examiné l'avancée majeure dans la création d'électrocatalyseurs efficaces et abordables sans utilisation de métaux nobles pour l'électrocatalyse de l'oxygène dans les électrolytes alcalins.

La revue fournit une analyse approfondie des catalyseurs sans métaux nobles, en se concentrant sur trois catégories principales :les composés de métaux de transition, les catalyseurs à un seul atome et les options entièrement sans métaux. Les chercheurs ont utilisé plusieurs stratégies innovantes pour améliorer l'efficacité de ces catalyseurs pour l'électrocatalyse de l'oxygène, cruciale pour les technologies de conversion d'énergie.

Des techniques telles que le dopage hétéroatomique, qui introduit différents atomes dans la structure du catalyseur, la création de lacunes qui modifient les propriétés des matériaux en supprimant des atomes, et l'induction de contraintes pour modifier les propriétés électroniques, ont été essentielles. Ces approches visaient à améliorer les caractéristiques physico-chimiques des catalyseurs, augmentant ainsi considérablement leurs performances dans les réactions de réduction et d'évolution de l'oxygène.

Cette recherche souligne le potentiel des matériaux sans métaux nobles pour remplacer les métaux nobles coûteux et rares traditionnellement utilisés dans les catalyseurs, ouvrant la voie à des dispositifs de conversion d'énergie plus abordables et plus durables.

En plus d'explorer les améliorations de l'électrocatalyse de l'oxygène via la régulation électronique de la structure des matériaux non nobles, une étude récente publiée dans la même revue par des chercheurs de l'Université de technologie de Sydney et de l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a réalisé des progrès significatifs dans les matériaux pour la conversion et le stockage de l'énergie.

Ils ont introduit une méthode de synthèse de nanocages dérivées d'une structure métallo-organique (MOF), qui améliore considérablement l'efficacité de l'oxydation de l'eau et de la reformation sélective de l'éthylène glycol, marquant ainsi un progrès notable dans le domaine de la production d'énergie durable.

Les études introduisent des matériaux et des techniques innovants pour améliorer l'efficacité de processus tels que l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène, contribuant ainsi à l'évolution des technologies de conversion et de stockage d'énergie. Ces efforts s'alignent sur l'objectif plus large de développer des alternatives rentables, efficaces et respectueuses de l'environnement aux sources d'énergie conventionnelles, soutenant ainsi la transition mondiale vers des sources d'énergie renouvelables.

Plus d'informations : Xia Wang et al, Régulation électronique de la structure des matériaux sans métaux nobles vers l'électrocatalyse alcaline de l'oxygène, eScience (2023). DOI :10.1016/j.esci.2023.100141

Minghong Huang et al, Synthèse contrôlée de nanocages creuses et à coquille de jaune d'œuf dérivées de MOF pour une meilleure oxydation de l'eau et une reformation sélective de l'éthylène glycol, eScience (2023). DOI :10.1016/j.esci.2023.100118

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