L'escuma de melamina carbonitzada, presentada per un equip dirigit per Jaephil Cho a l'Institut Nacional de Ciència i Tecnologia d'Ulsan (Corea), un nou electrocatalitzador d'alta eficiència per a la reducció d'oxigen a les piles de combustible i bateries, proporciona una solució que és possible reduir els costos però proporciona bateries i piles de combustible de metall-aire altament eficients.
Un equip de científics coreans i americans ha introduït un nou material per a elèctrodes basat en escuma de melamina assequible i negre de carboni. L'alta porositat facilita significativament el transport ràpid de massa i un nombre elevat de centres catalíticament actius augmenta dràsticament l'activitat reductora d'oxigen dels càtodes per a piles de combustible i bateries metall-aire.
La reacció que es produeix als càtodes de les piles de combustible i les bateries metall-aire és la reducció electroquímica de l'oxigen, és a dir, la reacció de reducció d'oxigen (ORR). Aquesta reacció s'inhibeix considerablement a causa de la seva velocitat lenta, i l'eficiència de les cèl·lules és menor del que podria ser.
El càtode catalític ha d'assegurar que l'oxigen reacciona amb l'aigua, agafant electrons per formar ions OH- en solució alcalina. El problema és que en un sistema complex que inclou reactius sòlids, líquids i gasosos, els processos de transport solen ser massa lents i inhibeixen el procés, especialment quan es descarreguen amb densitats de corrent més altes.
Els càtodes fets d'un suport de carboni porós (negre de carboni) sobre el qual es dispersa finament un metall catalíticament actiu com el platí poden minimitzar de manera molt eficaç aquesta inhibició cinètica. No obstant això, són cars i poc estables, per la qual cosa no són pràctics per a una aplicació generalitzada.
Així, un equip dirigit per Jaephil Cho a l'Institut Nacional de Ciència i Tecnologia d'Ulsan (Corea) i Meilin Liu a l'Institut Tecnològic de Geòrgia (EUA) pretenia desenvolupar una alternativa més econòmica.
Es van inspirar en l'estructura tetràpode (grec tetra: quatre, podes: peus) dels espigons per sintetitzar un nou electrocatalitzador altament eficient. Els tetràpodes, els quatre "peus" dels quals apunten cap a les cantonades d'un tetraedre imaginari, es construeixen a la costa, així com a prop de preses i molls per reduir la força de les ones que xoquen contra la costa. Aquestes estructures també proporcionen un santuari per a les formes de vida marina en les seves nombroses grans cavitats. Quan l'escuma de melamina es pirolitza i es tritura amb un morter i una mà de morter, forma fragments microscòpics semblants als tetràpodes.
Els científics van tractar l'escuma de melamina amb clorur de ferro i ketjenblack dopat amb nitrogen (pellets conductors de negre de carboni). Van carbonitzar aquest producte i el van extreure amb àcid sulfúric. Els nanotetràpodes resultants amb nanopartícules de negre de carboni tenen una superfície específica molt elevada, un gran nombre de centres catalíticament actius (Fe/Fe).3grups C i CN), i molts porus que permeten un ràpid transport de massa. Els càtodes fabricats amb aquest nou material d'elèctrode són molt duradors i un rendiment excel·lent, comparables als dels càtodes basats en metalls, a un preu molt més baix. Aquests poden representar un punt de partida molt prometedor per a una nova generació de bateries i piles de combustible de metall-aire de baix cost i altament eficients.
SINOYQX està donant suport a algunes institucions i universitats de la Xina per carbonitzar escuma de melamina per a la reducció d'oxigen en piles de combustible i bateries.
Alguns citats de http://www.chemistryviews.org/details/ezine/4153391/Inspired_by_a_Breakwater.html