Électrocatalyse : Oxyhydroxydes de fer et de cobalt examinés à BESSY II
Une équipe dirigée par le Dr. Prashanth W. Menezes (HZB/TU-Berlin) a maintenant acquis des connaissances sur la chimie de l'un des catalyseurs anodiques les plus actifs pour la production d'hydrogène vert. Ils ont examiné une série d'oxyhydroxydes de cobalt et de fer à BESSY II et ont pu déterminer les états d'oxydation des éléments actifs dans différentes configurations ainsi que dévoiler la structure géométrique des sites actifs. Leurs résultats pourraient contribuer à la conception, basée sur la connaissance, de nouveaux matériaux actifs catalytiques hautement efficaces et à faible coût.
Les borophosphates LiFex-1Cox ont été utilisés comme anodes peu coûteuses pour la production d'hydrogène vert. Leur restructuration dynamique pendant le REO ainsi que leur structure catalytiquement active ont été élucidées par la spectroscopie d'absorption des rayons X.
P. Menezes / HZB /TU Berlin
Très bientôt, nous devrons nous passer des combustibles fossiles, non seulement dans le secteur de l'énergie, mais aussi dans l'industrie. Les hydrocarbures ou d'autres produits chimiques bruts peuvent en principe être produits en utilisant des énergies renouvelables et des molécules abondantes telles que l'eau et le dioxyde de carbone, à l'aide de matériaux actifs électrocatalytiques. Mais à l'heure actuelle, ces matériaux catalytiques sont constitués de matériaux coûteux et rares ou manquent d'efficacité.
Réaction clé dans la division de l'eau
Une équipe dirigée par le Dr Prashanth W. Menezes (HZB/TU-Berlin) vient de découvrir la chimie de l'un des catalyseurs les plus actifs pour la réaction anodique d'évolution de l'oxygène (OER), qui est une réaction clé pour fournir des électrons à la réaction d'évolution de l'hydrogène (HER) dans la division de l'eau. L'hydrogène peut ensuite être transformé en d'autres composés chimiques, par exemple des hydrocarbures. En outre, dans la réduction électrocatalytique directe du dioxyde de carbone en alcools ou en hydrocarbures, l'OER joue également un rôle central.
Électrocatalyseurs pour la réaction d'évolution de l'oxygène
Les oxyhydroxydes de cobalt et de fer constituent une classe très prometteuse d'électrocatalyseurs pour la REO. Les scientifiques ont étudié une série de borophosphates hélicoïdaux LiFe1-xCox, qui se reconstruisent dans des conditions de REO en oxyhydroxydes de cobalt-fer actifs, à BESSY II avec différentes techniques de spectroscopie in situ pour déterminer les états d'oxydation des éléments Cobalt (Co) et Fer (Fe), ainsi que leur structure active.
Fer : états d'oxydation plus élevés et distances de liaison plus courtes
"Le Fe joue un rôle important dans les catalyseurs OER à base de Co. Cependant, la raison exacte de ce rôle est encore en débat. La plupart des études supposent/mesurent le Fe dans les états d'oxydation inférieurs (+3) comme faisant partie de la structure active. Dans notre cas, cependant, nous avons pu montrer du Fe dans des états d'oxydation ≥ 4 et des distances de liaison raccourcies qui nous permettent de mieux comprendre l'espèce catalytiquement active ", souligne Menezes.
Les électrocatalyseurs facilitent le transfert de charge du substrat (ici l'eau) vers les électrodes, ce qui implique principalement un changement des états d'oxydation des métaux de transition. Cependant, ces changements d'état d'oxydation sont parfois trop rapides pour être détectés, ce qui rend difficile la compréhension du principe de fonctionnement du catalyseur, surtout lorsqu'il contient deux éléments potentiellement actifs.
Ce travail met l'accent sur la structure géométrique des sites actifs et sur le comportement redox des deux éléments participants (Co et Fe dans le cas présent). Une telle compréhension aide à permettre le développement guidé de catalyseurs au niveau moléculaire. "Nous espérons que la description électronique et structurelle détaillée pourra contribuer de manière substantielle à l'amélioration des catalyseurs OER", déclare Menezes.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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