Группа исследователей изучила, может ли интеллектуальный анализ данных ускорить идентификацию недорогих электрокатализаторов на основе оксидов металлов, ускоряя переход мира от ископаемого топлива.
Подробности исследования были опубликованы в журнале Advanced Science 7 декабря 2023 года.
Зависимость мира от ископаемого топлива побудила ученых исследовать возобновляемые источники энергии. Технологии электрохимической конверсии, такие как питание топливных элементов, электролиз воды и металло-воздушные батареи, предлагают многообещающие стратегии перехода к устойчивому энергетическому будущему. Однако использование драгоценных металлов во многих электрокаталитических реакциях создает экономические и экологические проблемы.
Оксиды металлов могут изменить эту ситуацию благодаря своей стабильности и более низкой стоимости, чем драгоценные металлы, особенно в щелочных электрокаталитических условиях. Тем не менее, поиск этих оксидов металлов является ресурсоемким, и ученые полагаются на процесс проб и ошибок.
«Поскольку интеллектуальный анализ данных является жизнеспособным решением этой проблемы, мы решили изучить возможности и проблемы применения этой стратегии для поиска оксидов металлов », — говорит Хао Ли, доцент Передового института исследования материалов Университета Тохоку (WPI-AIMR) и соответствующий автор статьи.
Для этого Ли вместе со своими коллегами воспользовался обширными данными, доступными в базе данных Materials Project, и определил 68 многообещающих стабильных электрокатализаторов на основе оксидов металлов в определенных условиях.
Они отметили, что база данных продвигает Sb 2 WO 6 как стабильный оксид металла в кислоте. Это основано на диаграмме стабильности воды — графическом представлении, которое иллюстрирует термодинамическую стабильность различных химических веществ в водном растворе в зависимости от pH и электрического потенциала . Судя по диаграмме, Sb 2 WO 6 устойчив в реакции восстановления кислорода (ОРВ) в кислых средах, но весьма нестабилен в условиях РВК с высоким pH. Однако исследователи обнаружили, что это противоречит последующим экспериментальным наблюдениям в щелочных условиях ORR.
Дальнейшие посткаталитические характеристики, анализ электрохимического состояния поверхности и микрокинетическое моделирование, связанное с полем pH, показали, что поверхность Sb 2 WO 6 подвергается электрохимической пассивации под действием потенциалов ORR и образует стабильную и активную поверхность 4e-ORR.
В целом результаты исследования показывают, что, хотя интеллектуальный анализ данных является многообещающим, для его широкого внедрения необходимы дальнейшие усовершенствования. «Необходимо разработать уточненную стратегию, учитывающую электрохимическую стабильность и активность поверхности», — подчеркнул Ли.
В будущем исследователи надеются изучить другие электрокатализаторы для реакции выделения кислорода и реакции выделения водорода, объединив интеллектуальный анализ данных , анализ состояния поверхности и анализ активности.
Теги: батарея, экология
