Uma equipe de pesquisa criou um novo método para acelerar a descoberta de materiais estáveis e acessíveis que suportam a produção limpa de hidrogênio. Sua atitude pode ajudar a criar hidrogênio – uma fonte de energia limpa comprometida – mais amplamente acessível, reduzindo a dependência de metais magníficos caros.
O hidrogênio pode ser produzido através da divisão de água, um processo que usa eletricidade para quebrar moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. Esse processo envolve duas reações principais: evolução do oxigênio (OR) e resposta da evolução do hidrogênio (HIR). Alguns compostos metálicos de óxido-metal e oxigênio mostraram a possibilidade de catalisadores caros, eles são frequentemente usados para dividir a água industrial em ambientes ácidos.
Para enfrentar esse desafio, a equipe projetou uma estrutura de pesquisa de malha “fechada” que combina diferentes estágios do desenvolvimento do catalisador. Isso inclui a identificação de candidatos prometidos usando análise de dados, examinando seu comportamento em condições operacionais práticas e garantindo sua eficácia por meio do exame de laboratório. Todas as etapas são conectadas através de um sistema digital que permite aprendizado e melhoria contínuos.
Howo Lee, professor do Instituto Avançado de Pesquisa de Materiais (WLI-IMR) da Universidade de Tohoku, explica: “A parte principal de nosso trabalho é uma plataforma orientada a dados chamada Digcat”. “Ele prevê como suas superfícies se comportam durante a divisão de água, o que ajuda a explorar materiais amplos com eficiência, o que geralmente é a chave para sua eficácia”.
Usando esse método, os pesquisadores identificaram um composto chamado RBSBWO como um catalisador especialmente comprometido. Ele mostrou um forte desempenho para ambos ou em circunstâncias ácidas-é raro para óxidos metálicos de baixo custo e não modedado. Significativamente, os componentes permanecem estruturalmente estáveis, mesmo após o aumento do uso, um requisito importante para aplicações práticas.
Os pesquisadores destacaram que todo o processo, desde a triagem do computador até a validade do laboratório, mostra o poder de combinar equipamentos digitais com trabalho experimental. “Não estamos apenas procurando materiais melhores”, diz Lee. “Estamos fazendo uma maneira inteligente para eles procurarem” “”
Além da divisão da água, a estrutura do partido também pode ser adaptada a outras reações químicas importantes, como dióxido de carbono para se converter em combustível útil ou produzir amônia a partir de nitrogênio. Essas reações são centrais para a energia sustentável e a tecnologia ambiental.
Os últimos estágios do estudo envolvem a expansão do banco de dados do estado de superfície e aplicados a outros sistemas de componentes. Lee disse: “Ao aprender mais sobre como as superfícies se comportam durante a resposta, podemos descobrir a possibilidade de ocultar nos materiais ignorados anteriormente”, disse Lee. A equipe espera que essa estratégia acelere o progresso em direção a soluções acessíveis e eficientes para mudar a energia global.
