17.03.2020 - Ulsan National Institute of Science and Technology

El nuevo catalizador proporciona un impulso a la próxima generación de baterías para vehículos eléctricos

Las baterías de metal-aire (MAB), que utilizan el oxígeno del aire ambiente como recurso para almacenar y convertir la energía, han recibido una atención considerable por su posible uso en vehículos eléctricos (EV) debido a su gran capacidad de almacenamiento, su ligereza y su asequibilidad. Un equipo de investigación, afiliado al UNIST, ha anunciado que recientemente se ha desarrollado un nuevo catalizador que podría aumentar el rendimiento de los MAB, como la eficiencia de descarga y carga.

Un equipo de investigación, dirigido por el profesor Guntae Kim en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de la UNIST, ha revelado un nuevo catalizador compuesto que podría mejorar eficientemente las prestaciones de carga y descarga cuando se aplica a los MAB. Se trata de una forma de capa muy fina de películas de óxido metálico depositadas en una superficie de catalizadores de perovskita, por lo que la interfaz que se forma naturalmente entre los dos catalizadores mejora el rendimiento y la estabilidad general del nuevo catalizador.

Las baterías de metal-aire (MAB), en las que el oxígeno de la atmósfera reacciona con los metales para generar electricidad, son uno de los tipos de baterías más ligeras y compactas. Están equipadas con ánodos compuestos de metales puros (es decir, litio, zinc, magnesio y aluminio) y un cátodo de aire que está conectado a una fuente inagotable de aire. Debido a su alta densidad de energía teórica, los MAB se han considerado un fuerte cadidato para la próxima generación de vehículos eléctricos. Los MAB actualmente existentes utilizan catalizadores metálicos raros y caros para sus electrodos de aire, como el platino (Pt). Esto ha obstaculizado su posterior comercialización en el mercado. Como alternativa, se han propuesto catalizadores de perovskita que muestran un excelente rendimiento catalítico, aunque existen barreras de activación bajas.

El profesor Kim ha resuelto este problema con un nuevo catalizador compuesto que combina dos tipos de catalizadores, cada uno de los cuales mostró un excelente rendimiento en las reacciones de carga y descarga. El catalizador de metal (óxido de cobalto), que funciona bien en la carga, se deposita en una capa muy fina encima del catalizador de perovskita a base de manganeso (LSM), que funciona bien en la descarga. Como resultado, el efecto sinérgico de los dos catalizadores se hizo óptimo cuando el proceso de deposición se repitió 20 veces.

"Durante los repetidos ciclos de deposición y oxidación del proceso de deposición de capas atómicas (ALD), los cationes Mn se difunden en Co3O4 desde el LSM, y por lo tanto, el catalizador LSM-20-Co está compuesto por LSM encapsulado con la capa intermedia auto-reconstruida de espinela (Co3O4/MnCo32O4/LSM)", dice Arim Seong (M.S/Ph.D. Combinado de Ingeniería Energética y Química, UNIST), el primer autor del estudio. "Y esto ha mejorado la actividad catalítica del catalizador híbrido, LSM-20-Co, conduciendo a un rendimiento electroquímico bifuncional superior para el ORR y el OER en soluciones alcalinas".

"Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que investiga la capa intermedia auto-reconstruida inducida por la difusión de cationes in-situ durante el proceso de ALD para diseñar un catalizador bifuncional eficiente y estable para baterías alcalinas de zinc-aire", según el equipo de investigación.

"Nuestros hallazgos proporcionan la estrategia de diseño racional de la capa intermedia auto-reconstruida para un electrocatalizador eficiente", dice el profesor Kim. "Por lo tanto, este trabajo puede proporcionar una visión de la estrategia de diseño racional de óxido de metal con materiales de perovskita."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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