I ricercatori dell'Università di Houston e del California Institute of Technology hanno segnalato un catalizzatore ibrido poco costoso in grado di scindere l'acqua per produrre idrogeno, adatto alla commercializzazione su larga scala.
La maggior parte dei sistemi per dividere l'acqua nei suoi componenti, idrogeno e ossigeno, richiedono due catalizzatori, uno per stimolare una reazione per separare l'idrogeno e un secondo per produrre ossigeno. Il nuovo catalizzatore, in ferro e fosfuri di dinickel su schiuma di nichel disponibile in commercio, svolge entrambe le funzioni.
I ricercatori hanno affermato che ha il potenziale per ridurre drasticamente la quantità di energia necessaria per produrre idrogeno dall'acqua generando un'elevata densità di corrente, una misura della produzione di idrogeno. Un fabbisogno energetico inferiore significa che l'idrogeno potrebbe essere prodotto a un costo inferiore.
"Ci avvicina alla commercializzazione, " ha detto Zhifeng Ren, M.D. Anderson Chair Professor di fisica all'UH e autore principale di un articolo che descrive il nuovo catalizzatore pubblicato venerdì in Comunicazioni sulla natura .
L'idrogeno è considerato una fonte desiderabile di energia pulita, sotto forma di celle a combustibile per alimentare motori elettrici o bruciate in motori a combustione interna, insieme a una serie di usi industriali. Perché può essere compresso o convertito in liquido, è più facilmente immagazzinabile rispetto ad altre forme di energia, ha detto Ren, che è anche ricercatore presso il Texas Center for Superconductivity presso UH.
Ma trovando un pratico, un modo economico ed ecologico per produrre grandi quantità di gas idrogeno, in particolare suddividendo l'acqua nelle sue parti componenti, è stata una sfida.
La maggior parte dell'idrogeno è attualmente prodotto attraverso il reforming del metano a vapore e la gassificazione del carbone; questi metodi aumentano l'impronta di carbonio del carburante nonostante il fatto che bruci in modo pulito.
E mentre i catalizzatori tradizionali possono produrre idrogeno dall'acqua, co-autore Shuo Chen, assistente professore di fisica all'UH, ha detto che generalmente si basano su costosi elementi del gruppo del platino. Che aumenta il costo, rendendo impraticabile la scissione dell'acqua su larga scala.
"In contrasto, i nostri materiali sono basati su elementi abbondanti della terra e mostrano prestazioni paragonabili a quelle dei materiali del gruppo del platino, " ha detto. "Può essere potenzialmente ampliato a basso costo, il che lo rende molto attraente e promettente per la commercializzazione della scissione dell'acqua."
I ricercatori hanno affermato che il catalizzatore è rimasto stabile ed efficace per oltre 40 ore di test.
Il nuovo catalizzatore, scrissero, "si dimostra un eccezionale catalizzatore bifunzionale per la scissione complessiva dell'acqua, esibendo entrambe le attività OER (reazione di evoluzione dell'ossigeno) e HER (reazione di sviluppo dell'idrogeno) estremamente elevate nello stesso elettrolita alcalino. Infatti, stabilisce un nuovo record negli elettrolizzatori ad acqua alcalina (1,42 V per fornire 10 mA cm-2), mentre alla densità di corrente commercialmente pratica di 500 mA cm-2."
I catalizzatori precedenti hanno utilizzato materiali diversi per stimolare una reazione per produrre l'idrogeno rispetto a quelli utilizzati per produrre l'ossigeno. Ren ha affermato che l'interazione tra le particelle di fosfuro di ferro e le particelle di fosfuro di dinickel ha potenziato entrambe le reazioni. "In qualche modo uno sforzo congiunto dei due materiali è migliore di qualsiasi singolo materiale, " Egli ha detto.
