La produzione di idrogeno elettrolitico alimentata da energia rinnovabile è vista come un mezzo rispettoso dell'ambiente per migliorare i problemi climatici ed energetici globali. Nel diario Angewandte Chemie , un gruppo di ricerca ha ora introdotto un materiale nuovo e poco costoso per gli elettrodi che può fornire un'elevata efficienza, produzione di idrogeno a risparmio energetico:poroso, CoNi . fosforato ₂ S ₄ nanosfere di tuorlo d'uovo.

Entrambe le mezze reazioni dell'elettrolisi dell'acqua, l'evoluzione dell'idrogeno e dell'ossigeno, sono purtroppo lente e richiedono molta energia. Elettrodi cataliticamente efficaci, in particolare quelli a base di metalli preziosi, possono accelerare i processi elettrochimici e migliorare la loro efficienza energetica. Però, il loro uso su larga scala è ostacolato da costi elevati, abbondanza limitata, e bassa stabilità. Alternative basate su abbondanti, i metalli economici di solito non funzionano in modo soddisfacente per entrambe le semireazioni.

Un team guidato da Shuyan Gao (Henan Normal University, Cina) e Xiong Wen (David) Lou (Università tecnologica di Nanyang, Singapore) ha ora sviluppato un romanzo, poco costoso, materiale per elettrodi multifunzionale a base di cobalto (Co) e nichel (Ni) per un'efficiente produzione elettrocatalitica di idrogeno. Per fare il materiale, le nanosfere fatte di cobalto-nichel-glicerato sono sottoposte a solforazione idrotermale combinata e fosforizzazione in fase gassosa. Questo forma oggetti chiamati nanoparticelle di tuorlo d'uovo fatte di cobalto-nichel-solfuro drogato con fosforo (P-CoNi ₂ S ₄ ). Queste sono minuscole sfere con un nucleo compatto e un guscio poroso con uno spazio in mezzo, proprio come un uovo il cui tuorlo è circondato dall'albume e quindi non tocca il guscio.

Il doping con fosforo aumenta la proporzione di Ni ³⁺ rispetto a Ni ²⁺ nelle particelle cave e consente un trasferimento di carica più rapido, accelerando le reazioni elettrocatalitiche. Il materiale può essere utilizzato sia come anodo che come catodo, e dimostra un'elevata attività e stabilità nella produzione di idrogeno e ossigeno nell'elettrolisi dell'acqua.

Per ridurre la tensione complessiva della cella di elettrolisi, sono allo studio anche concetti di elettrolisi ibrida. Per esempio, invece di essere accoppiato alla produzione di ossigeno, la produzione di idrogeno potrebbe essere accoppiata all'ossidazione dell'urea, che richiede molta meno energia. Le fonti di urea potrebbero includere flussi di rifiuti da sintesi industriali e scarichi sanitari. Le nuove nanoparticelle sono molto utili anche per questa semireazione.

Sia l'elettrolisi dell'acqua che quella dell'urea richiedono una tensione delle celle relativamente bassa (1,544 V o 1,402 V, rispettivamente, a 10 mA cm ^–2 oltre 100 ore). Ciò rende le nuove particelle di tuorlo d'uovo bimetalliche superiori ai più noti elettrocatalizzatori a base di nichel-solfuro e persino a base di metalli preziosi. Presentano un approccio promettente per la produzione elettrochimica di idrogeno, nonché per il trattamento di acque reflue contenenti urea.