I chimici del Centro per le scienze elettrochimiche della Ruhr-Universität Bochum hanno sviluppato un catalizzatore con proprietà autorigeneranti. Nelle difficili condizioni dell'elettrolisi dell'acqua per la produzione di idrogeno, il materiale catalizzatore si rigenera da solo, fintanto che i componenti necessari per questo sono presenti nella soluzione elettrolitica. Un team che coinvolge Stefan Barwe, Il Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann e il Dr. Edgar Ventosa della Bochum Chair of Analytical Chemistry ne parlano sulla rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale . Il lavoro si è svolto nell'ambito del cluster di eccellenza Resolv.

L'idrogeno è considerato una fonte di energia del futuro. Però, trovare catalizzatori stabili ed efficienti per sintetizzarlo è una sfida. Questa sintesi avviene mediante elettrolisi dell'acqua, con l'idrogeno creato da un elettrodo e l'ossigeno dall'altro. Gli elettrodi sono ricoperti da un film catalizzatore, che viene attaccato durante la reazione e diventa meno efficace.

La superficie del catalizzatore si forma da sola

In uno studio di fattibilità, i chimici di Bochum hanno dimostrato un nuovo modo di creare un film catalizzatore altamente stabile. Hanno aggiunto nanoparticelle di catalizzatore sotto forma di polvere alla soluzione, che circonda gli elettrodi. Le particelle pompate attraverso le camere degli elettrodi entrano in collisione con la superficie dell'elettrodo; là, si forma un film di particelle in base alle forze di attrazione elettrostatiche. Le particelle con una superficie caricata positivamente si depositano sull'anodo e le particelle con una superficie caricata negativamente sul catodo. Il film catalizzatore si forma così da solo.

Con lo stesso meccanismo, la superficie del catalizzatore si è rigenerata durante la reazione. Nuove nanoparticelle dalla soluzione si sono spostate sugli elettrodi, dove hanno rinfrescato il film catalizzatore consumato. Questo effetto di autoguarigione è durato finché le particelle di catalizzatore erano presenti nella soluzione.

Stabile per diversi giorni

I ricercatori hanno lavorato con elettrodi di nichel. Hanno testato due diverse polveri di catalizzatore per i due elettrodi, uno un materiale a base di nichel e uno un materiale a base di cobalto. Tutti i materiali catalitici hanno formato sugli elettrodi una pellicola dello spessore di pochi micrometri, come confermano le catture al microscopio elettronico. Le misurazioni hanno anche mostrato che si sono formati sistemi funzionali che hanno prodotto idrogeno in modo stabile per diversi giorni.

In ulteriori studi, i chimici ora vogliono studiare più da vicino l'influenza della forma e delle dimensioni delle particelle, nonché l'influenza della soluzione elettrolitica sull'efficienza e sulla stabilità dei catalizzatori.