Корейские исследователи из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST), Южная Корея, разработали новый композитный электрокатализатор на основе биологических материалов, который превосходит платину.Это исследование было опубликовано 25 июня в журнале Nature Communications.
Исследовательская группа из UNIST, Южная Корея, разработала недорогой и масштабируемый композитный электрокатализатор на основе биологических веществ, фталоцианин железа с аксиальным лигандом, закрепленный на однослойных углеродных нанотрубках, демонстрирующий более высокую электрокаталитическую активность в отношении восстановления кислорода, чем в современных условиях. -art Pt / C катализаторы, а также исключительная долговечность при работе в щелочной среде.Электрокатализаторы для восстановления кислорода являются критически важными компонентами, которые могут значительно улучшить характеристики топливных элементов и металл-воздушных батарей, которые считаются источником энергии для будущих электромобилей.
В настоящее время Pt и ее сплав известны как наиболее эффективные катализаторы активации реакции восстановления кислорода. Однако их применение ограничено из-за их высокой стоимости и скудных запасов.Ученые во всем мире размышляют о том, чтобы найти лучшие катализаторы, которые превосходят платиновые катализаторы с низкой стоимостью и простыми производственными процессами.
Исследовательская группа UNIST под руководством профессора Джефила Чо, декана междисциплинарной школы зеленой энергии UNIST, продемонстрировала новую стратегию рационального проектирования недорогих и надежных катализаторов электрохимического восстановления кислорода для металл-воздушных батарей и топливных элементов.Исследовательская группа разработала новый класс катализаторов ORR с использованием пиридин-функционализированных углеродных нанотрубок (УНТ) для закрепления молекул FePc и обеспечения аксиального лиганда для центра железа. В то же время УНТ обеспечивают легкий путь для быстрого переноса электронов от токоприемника к активным центрам ORR.Полученный в результате материал, катализатор на основе FePc-Py-CNT, полученный на основе биологических материалов, продемонстрировал выдающуюся долговечность и электрокаталитическую активность для ORR в щелочной среде, предлагая лучшие характеристики, чем коммерческий катализатор Pt / C. По сравнению с другими катализаторами макроциклов из непирилизованных металлов, этот биоиндуцированный катализатор на основе FePc-Py-CNT имеет гораздо более длительный срок службы, достигнув более 1000 циклов в испытании на долговечность.
«Я считаю, что катализаторы FePc-Py-CNT являются технологически многообещающим кандидатом для практического применения в металл-воздушных батареях и щелочных топливных элементах», — сказал профессор Чо. «Происхождение улучшенных характеристик этих био-вдохновленных катализаторов в ароматическом макроцикле дает важное понимание рациональной конструкции металлических макроциклов-катализаторов для других применений, таких как сбор солнечной энергии и катализаторы для других окислительно-восстановительных реакций».В число других исследователей входят Руиго Цао, Ранджит Тхапа, Хеджунг Ким, Сиоадонг Сю и профессор Ноэджунг Пак из UNIST, а также исследователи из лаборатории ускорителей Пхохана (PAL), Национальной лаборатории Лоа Аламоса и Технологического института Джорджии.Исследование было поддержано Программой конвергентных исследовательских центров Министерства образования, науки и технологий (MEST) Кореи.
Выражается также признательность Министерству науки, ИКТ и планирования будущего (MSIP) Кореи.