I ricercatori della Ruhr University Bochum (RUB) e dell'Università di Warwick sono stati in grado di osservare i più piccoli dettagli della produzione di idrogeno con il minerale sintetico pentlandite. Ciò rende possibile sviluppare strategie per la progettazione di catalizzatori robusti ed economici per la produzione di idrogeno. I gruppi di lavoro del Prof. Wolfgang Schuhmann e del Dr. Ulf-Peter Apfel del RUB e il team guidato dal Prof. Patrick R. Unwin dell'Università di Warwick hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Angewandte Chemie .

L'idrogeno è considerato una possibile futura fonte di energia e può essere prodotto dall'acqua utilizzando catalizzatori al platino ed elettricità. Però, i ricercatori cercano catalizzatori alternativi realizzati con materiali più economici e più facilmente disponibili con un'efficienza altrettanto elevata. Ci sono una serie di materiali che, come platino, sono in grado di catalizzare la reazione dell'acqua in idrogeno. "Questi includono calcogenuri metallici come il minerale pentlandite, che è efficiente quanto il platino ed è anche significativamente più stabile nei confronti dei veleni catalizzatori come lo zolfo, " spiega Ulf-Peter Apfel. La pentlandite è costituita da ferro, nichel e zolfo. La sua struttura è simile a quella dei centri catalitici degli enzimi produttori di idrogeno che si trovano in una varietà di fonti, comprese le alghe verdi.

Nello studio attuale, i ricercatori hanno studiato i tassi di produzione di idrogeno di superfici cristalline preparate artificialmente del minerale pentlandite in una goccia di liquido con un diametro di poche centinaia di nanometri. Hanno usato la microscopia a cella elettrochimica a scansione per questo scopo.

Ciò ha consentito loro di chiarire in che modo la struttura e la composizione del materiale influenzano le proprietà elettrocatalitiche del solfuro di ferro-nichel. Anche i più piccoli cambiamenti nel rapporto tra ferro e nichel, variando le condizioni di sintesi o l'invecchiamento del materiale, modificavano notevolmente l'attività nella formazione elettrochimica dell'idrogeno. "Con questi risultati, ora possiamo continuare a lavorare e sviluppare strategie per migliorare molti catalizzatori più robusti ed economici, " dice Ulf-Peter Apfel.

I ricercatori hanno anche dimostrato che la microscopia a scansione elettrochimica delle cellule consente di collegare le informazioni sulla struttura, composizione e attività elettrochimica dei materiali in maniera spazialmente risolta. Il metodo consente quindi di progettare catalizzatori in modo specifico e di produrre in questo modo materiali altamente attivi. "In futuro, questo metodo giocherà quindi un ruolo importante nella ricerca di elettrocataliticamente attivi, catalizzatori eterogenei, "dice Wolfgang Schuhmann.