El nostre grup combina l'electroquímica, l'enginyeria de materials i la caracterització espectroscòpica i microscòpica in situ per elucidar principis de disseny per al descobriment i desenvolupament de nous electrocatalitzadors per a la conversió d'energia renovable, així com per a la producció de combustibles i productes químics sostenibles.

L'electrocatàlisi té un paper clau en les tecnologies de conversió i emmagatzematge d'energia renovable. Descobrir i desenvolupar nous materials que siguin catalitzadors actius, estables i selectius continua essent un gran repte per a moltes reaccions electrocatalítiques importants. La nostra recerca té com a objectiu abordar aquest repte investigant l'estructura dels llocs catalíticament actius a l'escala atòmica, desenvolupant nanomaterials electrocatalitzadors avançats i obtenint una comprensió mecanística de les reaccions de conversió d'energia rellevants.

Algunes de les nostres principals línies de recerca se centren en:

Electrocatàlisi per a la producció d'hidrogen renovable i aplicacions de piles de combustible

L'electròlisi de l'aigua acoblada a fonts d'energia renovable permet la conversió directa d'electricitat neta en energia química en forma de molècules d'hidrogen. El nostre grup investiga nous electrocatalitzadors per a la reacció d'evolució de l'oxigen, una reacció clau que determina l'eficiència energètica dels electrolitzadors d'aigua.

Les piles de combustible converteixen l'energia química de l'hidrogen o combustibles líquids directament en electricitat. La nostra recerca en reducció de l'oxigen ha conduït a avenços significatius, com ara el descobriment de nous electrocatalitzadors. També investiguem nous materials catalitzadors per a l'oxidació de combustibles líquids com l'àcid fòrmic.

Reducció electroquímica del diòxid de carboni en combustibles i productes químics renovables

L'ús d'electricitat renovable per convertir gasos d'efecte hivernacle com el CO₂ en combustibles i productes químics nets és molt atractiu. Ens interessa l'enginyeria de l'estructura del material elèctrode a l'escala atòmica, així com la composició de l'electròlit, per entendre i ajustar les relacions estructura-activitat-selectivitat per a l'electrocatàlisi del CO₂. El nostre objectiu és dissenyar racionalment electrocatalitzadors altament eficients per a la reducció del CO₂ en combustibles i productes químics renovables.

Activació electroquímica i oxidació parcial del metà

L'activació electroquímica del metà i la seva conversió directa a metanol és molt atractiva —una reacció ideal que convertiria un gas d'efecte hivernacle en un combustible líquid de gran valor en un dispositiu ideal, in situ i alimentat per electricitat renovable. No obstant això, l'activació sostenible de l'enllaç C-H i la conversió directa de metà a metanol en condicions ambientals continuen essent grans reptes fonamentals. En el marc de l'ERC Consolidator Grant ATOMISTIC, tenim com a objectiu elucidar els principis de disseny i desvetllar les relacions estructura-reactivitat-selectivitat i els mecanismes de reacció, així com l'estructura a l'escala atòmica dels materials catalitzadors.

Caracterització espectroscòpica i microscòpica in situ i operando de nanomaterials

Comprendre, visualitzar i enginyeritzar els llocs actius en condicions de reacció és essencial per dissenyar catalitzadors actius, estables i selectius. Combinem mètodes electroquímics amb espectroscòpia vibracional in situ, com ara l'espectroscòpia Raman i l'espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier, espectrometria de masses en línia, cromatografia de gasos, microscòpia de sonda d'escaneig in situ i estudis in situ/operando de raigs X basats en sincrotró. Les investigacions in situ són clau per elucidar els principis de disseny i desvetllar les relacions estructura-propietat i els mecanismes de reacció, així com l'estructura a l'escala atòmica dels materials electrocatalitzadors.