Un groupe de chercheurs a étudié si l'exploration de données pourrait accélérer l'identification d'électrocatalyseurs à base d'oxydes métalliques à faible coût, accélérant ainsi la transition mondiale vers l'abandon des combustibles fossiles.
Les détails de la recherche ont été publiés dans la revue Advanced Science. le 7 décembre 2023.
La dépendance mondiale aux combustibles fossiles a poussé les scientifiques à explorer les sources d'énergie renouvelables. Les technologies de conversion électrochimique, telles que l’alimentation par pile à combustible, l’électrolyse de l’eau et les batteries métal-air, offrent des stratégies prometteuses pour la transition vers un avenir énergétique durable. Cependant, le recours aux métaux précieux dans de nombreuses réactions électrocatalytiques pose des défis économiques et environnementaux.
Les oxydes métalliques ont le potentiel de changer cela en raison de leur stabilité et de leur coût inférieur à celui des métaux précieux, en particulier dans des conditions électrocatalytiques alcalines. Pourtant, la recherche de ces oxydes métalliques nécessite beaucoup de ressources, les scientifiques s'appuyant sur un processus d'essais et d'erreurs.
"L'exploration de données étant une solution viable à ce problème, nous avons décidé d'explorer les opportunités et les défis liés à l'adoption de cette stratégie pour trouver des oxydes métalliques", déclare Hao Li, professeur agrégé à l'Institut avancé de recherche sur les matériaux de l'Université de Tohoku (WPI-AIMR) et auteur correspondant de l'article.
Pour ce faire, Li et ses collègues ont exploité les nombreuses données disponibles dans la base de données Materials Project, identifiant 68 électrocatalyseurs à oxydes métalliques stables et prometteurs dans des conditions spécifiques.
Ils ont noté que la base de données faisait la promotion de Sb2 WO6 comme oxyde métallique stable dans l'acide. Ceci est basé sur le diagramme de stabilité aqueuse, une représentation graphique qui illustre la stabilité thermodynamique de différentes espèces chimiques dans une solution aqueuse en fonction du pH et du potentiel électrique. D'après le diagramme, Sb2 WO6 est stable lors de la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) en milieu acide, mais plutôt instable dans des conditions ORR à pH élevé. Cependant, les chercheurs ont découvert que cela contredisait les observations expérimentales ultérieures dans des conditions ORR alcalines.
D'autres caractérisations post-catalyse, des analyses électrochimiques de l'état de surface et une modélisation microcinétique couplée au champ pH ont révélé que le Sb2 WO6 La surface subit une passivation électrochimique sous des potentiels ORR et forme une surface active stable et 4e-ORR.
Dans l'ensemble, les résultats de l'étude indiquent que même si l'exploration de données est prometteuse, des améliorations supplémentaires sont nécessaires pour une adoption généralisée. "Une stratégie raffinée doit être développée qui prend en compte la stabilité et l'activité de surface induites par l'électrochimie", a souligné Li.
À l'avenir, les chercheurs espèrent explorer d'autres électrocatalyseurs pour la réaction de dégagement d'oxygène et la réaction de dégagement d'hydrogène en combinant l'exploration de données, l'analyse de l'état de surface et l'analyse de l'activité.
Plus d'informations : Xue Jia et al, Identification d'électrocatalyseurs stables initialisés par l'exploration de données :Sb2WO6 pour la réduction de l'oxygène, Science avancée (2023). DOI : 10.1002/advs.202305630
Informations sur le journal : Science avancée
Fourni par l'Université du Tohoku
