Uma equipe de pesquisa apresentou um progresso na melhoria do desempenho da bateria do Tosa-Air (JABS), que é uma importante tecnologia de economia de energia. Esse avanço envolve um novo catalisador que é um processo importante de mandíbulas, aumentando significativamente a eficiência da redução de oxigênio (ORR). O desenvolvimento pode criar uma bateria crônica mais eficiente para aplicações práticas.
As reações de redução de oxigênio são uma etapa importante em muitos dispositivos de conversão de energia, incluindo jabs. No entanto, a reação geralmente sofre de câmera lenta, o que limita a eficácia da bateria. Para resolvê-lo, os catalisadores à base de platina são comumente usados, mas podem ser caros, raros e venenosos por impurezas. Os pesquisadores estão procurando alternativas caras e extremamente qualificadas. Esta pesquisa se concentrou em uma nova classe de catalisadores chamados catalisadores atômicos duplos (DACs), que são emparelhados para aumentar a atividade do catalisador.
A equipe, liderada pelo professor assistente D Jang, do Instituto Avançado de Pesquisa de Materiais (WPI-IMR) da Universidade de Tohoku, criou um catalisador e carbono dual-nuclear (C) fabricado por ferro (F) e carbono (C). Esse catalisador, chamado Fe1Co1-NC, foi identificado como o melhor catalisador para a reação ao oxigênio na situação alcalina. A combinação única de materiais permite que o catalisador funcione com eficiência, tornando -o um candidato prometido para uso em Zabs.
Os pesquisadores projetaram o catalisador FE1CO1-NC usando um modelo para prever como a acidez afeta a resposta. Ele consegue criar catalisadores com os recursos certos para suas habilidades mais altas. Em seguida, eles sintetizaram o catalisador usando um método que fez um pequeno piercing para criar uma estrutura envolvendo modelos rígidos e um processo de ativação de CO2. Esses orifícios são essenciais para permitir que os fornos passem pelos ingredientes, que melhoram o desempenho geral do catalisador.
Os resultados do estudo foram impressionantes. O catalisador Fe1CO1-NC mostrou uma quantidade significativa de atividade reduzida de oxigênio que o catalisador de platina (Pt/C) usado. Na linguagem prática, as baterias de ar de zinco baseadas em Fe1CO1-NC demonstraram uma alta tensão de circuito aberto de 1,51 volts, o que significa que eles podem gerar energia suficiente. Além disso, as baterias mostram uma densidade de energia de 1079 watts de zinco por kg (WH CGZN -1), que é uma grande medida de capacidade de economia de energia.
Além da alta tensão e densidade de energia, as baterias baseadas em Fe1CO1-NC também mostraram uma grande capacidade de perda, o que significa que elas podem ter um bom desempenho, mesmo sendo vítimas de maior concentração de corrente de 2 a 600 milimps de centímetros quadrados (MA CM-2). Mais visivelmente, as baterias mostraram uma vida útil muito longa, que durou 3600 horas e concluiu o ciclo de 7200 sob uma corrente moderada, o que é muito melhor do que a maioria das outras baterias.
Zhang explica: “Este trabalho fornece uma técnica qualificada e lógica para projetar e sintetizar os catalisadores que podem ser usados em aplicações do mundo real. Combinando os modelos teóricos com o método de síntese prática, fomos capazes de desenvolver um catalisador que possa melhorar o desempenho da bateria da banda de zinco”.
Olhando para o futuro, Jang e sua equipe planejam continuar suas pesquisas desenvolvendo métodos mais avançados para criar catalisadores atômicos duplos com pares nucleares específicos. Eles também desejam aprimorar estratégias para identificar sites ativos específicos de catalisadores. O objetivo desses esforços é tornar a eficácia da tecnologia de transformação de energia mais favorável e torná -los mais eficientes e caros para seu uso mais qualificado e caro.
A pesquisa foi apoiada pelo Programa de Apoio à Universidade de Tohoku, e a pesquisa original deste estudo é encontrada na plataforma Digital Catalign, um recurso criado pelo Lab Lab para ajudar a descoberta e o desenvolvimento de novos catalisadores.
