La crescente preoccupazione per la crisi energetica e la gravità della contaminazione ambientale richiedono urgentemente lo sviluppo di fonti di energia rinnovabile come possibili alternative alla diminuzione dei combustibili fossili. Grazie alla sua elevata densità energetica e alle caratteristiche ecocompatibili, l'idrogeno molecolare è un vettore energetico attraente e promettente per soddisfare le future esigenze energetiche globali.

In molti degli approcci per la produzione di idrogeno, la reazione elettrocatalitica di evoluzione dell'idrogeno (HER) dalla scissione dell'acqua è la via più economica ed efficace per la futura economia dell'idrogeno. Per accelerare la cinetica HER lenta, in particolare negli elettroliti alcalini, elettrocatalizzatori altamente attivi e durevoli sono essenziali per abbassare il potenziale cinetico HER. Come elettrocatalizzatore HER di riferimento con un potenziale HER pari a zero, il metallo prezioso platino (Pt) svolge un ruolo dominante nelle attuali tecnologie di produzione di H2, come gli elettrolizzatori acqua-alcali. Sfortunatamente, la scarsità e l'alto costo del Pt ostacolano seriamente le sue applicazioni su larga scala negli HER elettrocatalitici.

Il team del Prof. Xinliang Feng della Technische Universität Dresden (Germania)/ Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed), in collaborazione con l'Università di Lione, ENS di Lione, Centre national de la recherche scientifique (CNRS, Francia), la Tohoku University (Giappone) e il Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS) (Germania), hanno riportato un elettrocatalizzatore MoNi4 a basso costo ancorato su cuboidi MoO2, che sono allineati verticalmente su schiuma di nichel (MoNi4/MoO2@Ni).

Le nanoparticelle di MoNi4 sono costruite in situ sui cuboidi di MoO2 controllando la diffusione verso l'esterno degli atomi di Ni. Il risultante MoNi4/MoO2@Ni mostra un'elevata attività HER che è altamente paragonabile a quella del catalizzatore Pt e presenta un'attività HER all'avanguardia tra tutti gli elettrocatalizzatori Pt-free riportati. Indagini sperimentali rivelano che l'elettrocatalizzatore MoNi4 si comporta come il centro altamente attivo e manifesta una rapida cinetica HER determinata dal passo Tafel. Per di più, I calcoli della teoria del funzionale della densità (DFT) determinano che la barriera di energia cinetica del gradino di Volmer per l'elettrocatalizzatore MoNi4 è notevolmente ridotta. La preparazione su larga scala e l'eccellente stabilità catalitica forniscono a MoNi4/MoO2@Ni un promettente utilizzo negli elettrolizzatori acqua-alcali per la produzione di idrogeno. Perciò, l'esplorazione e la comprensione dell'elettrocatalizzatore MoNi4 forniscono un'alternativa promettente ai catalizzatori al Pt per applicazioni emergenti nella generazione di energia.