Una collaborazione internazionale tra ricercatori in Spagna e Scozia ha portato a un nuovo approccio per migliorare i catalizzatori necessari per eseguire la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER). La reazione, in cui l'acqua si trasforma in idrogeno e ossigeno, è un'alternativa promettente alla dipendenza dell'umanità dai combustibili fossili per soddisfare il fabbisogno energetico.

I risultati, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , dimostrare che i catalizzatori molecolari HER possono funzionare in modo efficiente, sottolineando l'importanza fondamentale di comprendere le interazioni catalizzatore-acqua sottostanti e il fine equilibrio di numerosi parametri che influenzano l'evoluzione dell'idrogeno.

Carlo Bo, capogruppo presso l'Istituto di Ricerca Chimica della Catalogna (ICIQ), è uno degli autori principali del documento. Ha detto:"Stiamo cercando di trovare catalizzatori più economici di quelli a base di metalli nobili usati in questo momento, per rendere economicamente sostenibile la produzione di idrogeno dall'acqua.

"Questi risultati accelereranno lo sviluppo di un'economia basata sull'idrogeno".

La combinazione di approcci teorici e sperimentali ha permesso agli scienziati di acquisire alcune intuizioni meccanicistiche sulla reazione dell'evoluzione dell'idrogeno e di esplorare come funzionano i nuovi catalizzatori.

Dott. Haralampos Miras, docente presso la School of Chemistry dell'Università di Glasgow, ha dichiarato:"Siamo interessati a creare molecole progettate per affrontare compiti impegnativi come l'evoluzione dell'idrogeno dall'acqua e capire come funzionano queste molecole".

MoS ₂ è un materiale promettente per la generazione elettrocatalitica di idrogeno dall'acqua. Però, la messa a punto del materiale 2-D per un'interazione efficiente catalizzatore-acqua non è cosa da poco. Qui, gli scienziati hanno utilizzato MoS2 come punto di partenza per progettare analoghi molecolari che imitano i suoi siti cataliticamente attivi esponendone un numero elevato.

La famiglia di catalizzatori molecolari descritta nel documento è stata progettata utilizzando approcci modulari che garantiscono un'interazione efficiente tra i siti catalitici e le molecole d'acqua, evitando costosi metalli nobili. Il fatto che la sintesi dei nuovi catalizzatori avvenga all'aria aperta e in un semplice processo in due fasi, suggerisce il potenziale di scalabilità degli approcci e la sua fattibilità economica per competere con i catalizzatori all'avanguardia a base di platino.

Il risultato dell'azione COST Polyoxometalate Chemistry for Molecular Nanoscience (PoCheMoN), finanziata dall'UE, gli scienziati hanno lavorato insieme per diversi anni per sviluppare l'approccio svelato nel documento.

Il Dr. Miras ha aggiunto:"Diventa evidente anche ai membri più scettici delle figure pubbliche e politiche che l'esaurimento delle riserve di combustibili fossili e le conseguenze ambientali senza precedenti che stiamo già vivendo, richiedono azioni urgenti e decisive. Il nostro lavoro fa parte di uno sforzo mondiale verso un'economia basata sull'idrogeno. Prevediamo che questi risultati saranno un punto di partenza per un'ulteriore esplorazione dei sistemi catalitici molecolari e ispireranno altri nel tentativo di affrontare questioni scientifiche impegnative".