Un equipo de investigación ha presentado un avance para mejorar el rendimiento de las baterías de aire de zinc (ZEB), que es una importante tecnología de almacenamiento de energía. Este progreso incluye un nuevo catalista que aumenta significativamente el rendimiento de la reducción de oxígeno (ORR), que es un proceso importante en el embrión. Este desarrollo puede conducir a baterías más eficientes y duraderas de aplicaciones prácticas.
La reacción a la reducción de oxígeno es un paso importante en muchos equipos de conversión de energía, incluida la realización. Sin embargo, la reacción a menudo sufre de una dinámica lenta, que limita el rendimiento de la batería. Para resolver esto, las cactículas basadas en platino se usan comúnmente, pero son caras, pequeñas y pueden envenenarse por impurezas. Los investigadores buscan alternativas que sean costosas y extremadamente efectivas. El estudio se centra en una nueva clase de catalistas llamado catalistas de doble átomo (DAC), que consiste en dos átomos de metal conjuntamente para mejorar la actividad clínica.
El equipo, dirigido por el Profesor Asistente del Zhang del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (WPI-IMR) de la Universidad de Tohuko, utilizó una combinación de técnicas de computación y experimentales para diseñar y crear un coalista de doble átomo de hierro (Fe) y cobalto (CO), una combinación de técnicas de computación y experimentales (N). Están juntos. Este catalista llamado Fe1Co1 -NC se identificó como un catalizador máximo para las reacciones de reducción de oxígeno en condiciones alcalinas. La combinación única de contenido permite que la catalica funcione de manera efectiva, por lo que es un candidato prometedor para su uso en el embrión.
Los investigadores primero diseñaron el catalista Fe1Co1-NC utilizando un modelo para determinar cómo afecta la reacción de PHI (acidez). Los guió a la creación de un catalizador con las características correctas del rendimiento máximo. Luego usó una síntesis de un catalista utilizando un procedimiento que incluía plantillas difíciles y un proceso de activación de CO2 que podría desarrollar una estructura con pequeños agujeros. Estos agujeros son esenciales para permitir que los reactores pasen a través del material, lo que mejora el rendimiento clínico general.
Los resultados del estudio fueron impresionantes. El catalista de Fe1Co1-NC mostró una actividad de reducción significativa de oxígeno que el catalista de platino comúnmente utilizado (PT/C). En términos prácticos, las baterías de aire de zinc basadas en Fe1Co1-NC demuestran un alto voltaje de circuito abierto de 1.51 voltios, lo que significa que pueden producir mucha energía. Además, las baterías mostraron la densidad de energía de 1079 vatios por kilogramo de zinc (WH KGZN-1), que es un gran paso para la capacidad de almacenamiento de energía.
Además de la densidad de alta tensión y energía, las baterías basadas en Fe1Co1-NC también muestran una gran capacidad de velocidad, lo que significa que pueden funcionar bien a pesar de ser el objetivo de una alta densidad de corriente. Lo que es más notable es que las baterías mostraron una vida útil muy larga, que dura más de 3600 horas y completa 7200 bicicletas bajo corriente moderada, que es mucho más alta que la mayoría de las otras baterías.
Zhang explica: “Este trabajo proporciona una estrategia efectiva y racional para diseñar y sintetizar el trabajo que puede usarse en aplicaciones del mundo real. Al conectar modelos teóricos con síntesis práctica, hemos podido producir un catalizador que mejore las baterías de aire de zinc”.
Mirando hacia el futuro, Zhang y su equipo planean continuar su investigación mediante el desarrollo de métodos más modernos para crear catals atómicos duales con el mismo emparejamiento nuclear. También tienen la intención de expandir las técnicas para identificar sitios activos específicos en los catalistas. El propósito de estos esfuerzos es mejorar aún más la eficiencia de las tecnologías de conversión de energía y hacerlas más eficientes y efectivas.
Esta investigación fue cooperada por el Programa de Soporte de la Universidad de Tohoko, y los resultados clave de este estudio están disponibles en la plataforma Digital Catalis, que se ha desarrollado para ayudar al descubrimiento y el desarrollo de una fuente desarrollada por el laboratorio HAO.
