La localización de electrones en un catalizador de aleación de un solo átomo Pt diseñado racionalmente permite...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las baterías de litio-oxígeno (LOB) ofrecen una alta densidad de energía, pero sufren de velocidades de reacción catódicas lentas.
• La reducción lenta del oxígeno y las reacciones de evolución impiden la eficiencia de la LOB y la vida del ciclo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador eficiente para los LOB que supere la cinética redox lenta.
• Investigar la actividad catalítica de las aleaciones monoatómicas en los LOB.

Principales métodos:

• Síntesis directa de un catalizador de aleación de un solo átomo: platino de un solo átomo dispersado con precisión en nanoplacas hexagonales de paladio ultrafinas (Pt1Pd).
• Pruebas electroquímicas de los LOB con cátodos Pt1Pd.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para comprender los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• El cátodo Pt1Pd exhibió un sobrepotencial ultrabajo de 0.69 V a 0.5 A g-1.
• Se observó una pérdida insignificante de actividad durante 600 horas de funcionamiento.
• Los cálculos de DFT confirmaron que Pt1Pd mejora la activación de la pareja redox O2/Li2O2 al localizar electrones, reduciendo las barreras de energía.

Conclusiones:

• El catalizador de aleación de un solo átomo Pt1Pd desarrollado aborda efectivamente la cinética redox lenta del oxígeno en los LOB.
• Esta estrategia de diseño catalítico es prometedora para mejorar el rendimiento de los LOB y puede aplicarse a otros dispositivos de almacenamiento y conversión de energía.