Etapas de evolução de oxigênio podem acontecer simultaneamente

A evolução do oxigênio é considerada uma das etapas mais intensivas em energia na eletrólise da água e, portanto, é um fator-chave para a produção de hidrogênio verde mais eficiente. Até agora, a modelagem dos mecanismos de reação tem sido baseada na suposição de que as etapas elementares ocorrem sequencialmente e não de maneira concertada.

Uma equipe liderada pelo Prof. Dr. Kai S. Exner, da Universidade de Duisburg -sen, mostrou agora que essa suposição nem sempre está correta. Os resultados, publicado em Comunicações da naturezaAbra novas possibilidades para melhorar os catalisadores sólidos para aplicações de conversão de energia e armazenamento.

Existem dois tipos básicos de catálise: os catalisadores homogêneos têm o mesmo estado físico que as substâncias que estão sendo convertidas (por exemplo, todos são líquidos), enquanto Catalisadores heterogêneos estão em uma fase diferente, por exemplo, um sólido que reage com líquidos ou gases. Para que uma reação ocorra na superfície de um catalisador sólido, os materiais de partida (reagentes) devem se conectar à sua superfície (adsorção) e depois se dissolver novamente após a reação ocorrer (dessorção).

Até agora, a pesquisa sobre catalisadores sólidos – ou seja, a variante heterogênea – assumiu que a adsorção e a dessorção ocorrem sequencialmente: o reagente se liga ao catalisador, reage e, em seguida, o produto se dissolve. Em Catálise homogêneano entanto, sabe -se que essas etapas ocorrem simultaneamente.

Ao modelar mecanismos de reação na catálise heterogênea, possíveis etapas elementares simultâneas nem sempre foram levadas em consideração.

Nonetheless, a theoretical research throughout the RESOLV Cluster of Excellence now exhibits that the strong iridium dioxide (IrO₂), which is used as an anode materials for the manufacturing of inexperienced hydrogen, behaves equally to a homogeneous catalyst with regard to oxygen evolution: Oxygen is produced in a “Walden-like mechanism” through which adsorption and desorption happen in a concerted method, analogous to homogeneous variantes.

Isso contradiz idéias anteriores e abre novas possibilidades para melhorar os catalisadores sólidos que estão mais alinhados com os princípios de processos homogêneos em solução.

A pesquisa da Exner baseia -se em vários projetos conjuntos da Universidade de Duisburg Essen e na College Alliance Ruhr: o projeto de água pure para hidrogênio, liderado pelo Prof. Dr. Corina Andronescu, o Centro de Pesquisa Colaborativa.