Los investigadores que desarrollaron electrocatalizadores derivados de biomasa (BDE) enfrentaron una limitación crítica para optimizar sistemáticamente estos materiales. Las clasificaciones tradicionales, que categorizaron catalizadores basados en materias primas de biomasa como proteínas o polisacáridos, se quedaron cortos: este enfoque no explicó adecuadamente los diversos roles funcionales que los BDE podrían desempeñar dentro de un sistema catalítico.
“Sin una comprensión funcional clara de cómo los componentes de biomasa contribuyen como sitios activos, o apoyan, sistemas totalmente biológicos, los nuevos catalizadores con seguían siendo difíciles de diseñar”, explica Tengyi Liu, miembro de un equipo de investigación del Advanced Institute for Materials Research, AIMR. “Esta limitación obstaculizó la adopción más amplia de BDE para tecnologías de energía sostenible”.
En un artículo de revisión de 2023, Liu y Hiroshi Yabu analizaron el progreso en los electrocatalizadores derivados de biomasa mediante el examen de trabajos relevantes de la literatura, abordando los desafíos del rendimiento inconsistente a través de un enfoque más sistemático.
El equipo introdujo un nuevo sistema de clasificación para estos BDE. En lugar de centrarse en las materias primas, la revisión los clasificó en función de sus roles en el sistema catalítico, ya sea componentes activos, soportes de carbono o catalizadores completamente biológicos.
“Para abordar estos desafíos, analizamos cuidadosamente los estudios existentes, distinguiendo ideas clave a través de un enfoque novedoso”, dice Liu. “Al examinar a fondo los procesos de síntesis, identificar los verdaderos sitios activos y usar datos de caracterización para determinar la escala, propusimos un nuevo marco para clasificar los BDE”.
La nueva categorización de BDE basada en sus roles y escalas de componentes proporcionó un punto de partida para una base de datos derivada de biomasa, un recurso diseñado para acelerar el desarrollo de catalizadores personalizados y ayudar a los investigadores a abordar los desafíos en tecnologías energéticas sostenibles de manera más eficiente.
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El paper Biomass-Derived Electrocatalysts: Low-Cost, Robust Materials for Sustainable Electrochemical Energy Conversion, fue publicado en Advanced Energy & Sustainability Research 5, 2300168 (2024). Autores: Tengyi Liu & Hiroshi Yabu.
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El artículo Biomass-derived electrocatalysts: A leap towards sustainable energy conversion con la firma de Patrick Han, Ph.D., fue publicado en el sitio web de WPI-AIMR