I chimici dell'UNSW Sydney hanno inventato un nuovo, catalizzatore economico per scindere l'acqua con una corrente elettrica per produrre in modo efficiente idrogeno combustibile.

La tecnologia si basa sulla creazione di fette ultrasottili di materiali complessi metallo-organici porosi rivestiti su un elettrodo in schiuma, che i ricercatori hanno inaspettatamente dimostrato è altamente conduttivo di elettricità e attivo per scindere l'acqua.

"La scissione dell'acqua di solito richiede due catalizzatori diversi, ma il nostro catalizzatore può guidare entrambe le reazioni necessarie per separare l'acqua nei suoi due costituenti, ossigeno e idrogeno, ", afferma il professore associato Chuan Zhao, leader dello studio.

"Il nostro metodo di fabbricazione è semplice e universale, così possiamo adattarlo per produrre matrici di nanosheet ultrasottili di una varietà di questi materiali, chiamate strutture metallo-organiche.

"Rispetto ad altri elettrocatalizzatori per la scissione dell'acqua riportati fino ad oggi, il nostro catalizzatore è anche tra i più efficienti, " lui dice.

La ricerca UNSW di Zhao, Il dottor Sheng Chen e il dottor Jingjing Duan vengono pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

L'idrogeno è un ottimo vettore per le energie rinnovabili perché è abbondante, genera emissioni zero, ed è molto più facile da immagazzinare rispetto ad altre fonti di energia, come l'energia solare o eolica.

Ma il costo di produrlo usando l'elettricità per dividere l'acqua è alto, perché i catalizzatori più efficienti sviluppati finora sono spesso realizzati con metalli preziosi, come platino, rutenio e iridio.

I catalizzatori sviluppati all'UNSW sono costituiti da abbondanti, metalli non preziosi come il nichel, ferro e rame. Appartengono a una famiglia di materiali porosi versatili chiamati strutture metalliche organiche, che hanno una vasta gamma di altre potenziali applicazioni.

Fino ad ora, le strutture metallo-organiche erano considerate conduttrici scadenti e poco utili per le reazioni elettrochimiche. Convenzionalmente, sono realizzati sotto forma di polveri sfuse, con i loro siti catalitici profondamente incastonati all'interno dei pori del materiale, dove è difficile che l'acqua arrivi.

Creando array spessi nanometri di strutture metallo-organiche, La squadra di Zhao è stata in grado di esporre i pori e aumentare la superficie per il contatto elettrico con l'acqua.

"Con la nanoingegneria, abbiamo realizzato un'unica struttura in metallo-organico che risolve i grandi problemi di conducibilità, e accesso a siti attivi, "dice Zhao.

"È innovativo. Siamo stati in grado di dimostrare che le strutture metallo-organiche possono essere altamente conduttive, sfidando il concetto comune di questi materiali come elettrocatalizzatori inerti."

Le strutture metallo-organiche hanno il potenziale per una vasta gamma di applicazioni, compreso lo stoccaggio del carburante, consegna farmaci, e cattura del carbonio. La dimostrazione del team dell'UNSW che possono anche essere altamente conduttivi introduce una serie di nuove applicazioni per questa classe di materiali oltre all'elettrocatalisi.