Las celdas de combustible han surgido como una prometedora solución de conversión de energía que genera electricidad a través de reacciones electroquímicas, eliminando la necesidad de combustión y reduciendo la contaminación del aire. Entre los diversos tipos de celdas de combustible, las celdas de combustible de membrana de intercambio de aniones (AEMFCs) destacan por su potencial para utilizar catalizadores abundantes en la Tierra y de bajo costo, lo que las hace más asequibles y accesibles. A pesar de las ventajas de las AEMFCs, el desafío de auto-oxidación en los catalizadores de metales no preciosos ha obstaculizado su adopción generalizada.
Investigadores de la Universidad de Chongqing y la Universidad de Loughborough han desarrollado una estrategia innovadora para abordar el problema de auto-oxidación en AEMFCs. Su enfoque implica el uso de una estructura catalítica en forma de pozo cuántico (QWCS) que consta de nanopartículas de níquel metálico cuánticamente confinadas. Este diseño único permite la transferencia selectiva de electrones externos producidos durante la reacción de oxidación del hidrógeno, al tiempo que protege al catalizador de la auto-oxidación. La estructura recién diseñada QWCS, que comprende nanopartículas de Ni confinadas atómicamente en una heterounión de MoOx dopado con carbono y MoOx, mejora la actividad catalítica de la celda de combustible.
El catalizador Ni@C-MoOx, desarrollado utilizando el enfoque de QWCS, ha demostrado un rendimiento excepcional en las celdas de combustible alcalinas anódicas. Con una alta densidad de potencia específica de 486 mW mgNi-1 y una excelente estabilidad catalítica después de 100 horas de operación continua, la celda de combustible no mostró un declive en su rendimiento incluso después de ciclos repetidos de apagado y encendido. Este rendimiento excepcional destaca el potencial de las AEMFCs catalizadas por QWCS para ofrecer soluciones energéticas confiables y duraderas.
La estructura catalítica innovadora introducida por el equipo de investigación promete el desarrollo de AEMFCs económicas y confiables. Su estrategia de diseño única, que aprovecha el confinamiento cuántico para prevenir la auto-oxidación en los catalizadores de metales no preciosos, podría allanar el camino para la creación de otros catalizadores avanzados en el futuro. Al abordar los desafíos de la auto-oxidación, el enfoque QWCS abre nuevas posibilidades para mejorar el rendimiento y la sostenibilidad de las tecnologías de celdas de combustible. La desarrollo de celdas de combustible de membrana de intercambio de aniones con estructuras catalíticas en forma de pozo cuántico representa un avance significativo en el campo de la conversión de energía. Al superar las limitaciones de la auto-oxidación en los catalizadores de metales no preciosos, los investigadores han desbloqueado el potencial para tecnologías de celdas de combustible más asequibles, confiables y respetuosas con el medio ambiente. El enfoque innovador de QWCS ofrece una visión del futuro donde las celdas de combustible desempeñan un papel fundamental en la generación de un ecosistema energético sostenible.
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