Confronto tra i meccanismi di reazione di un sistema ibrido con un'eterostruttura convenzionale e il sistema monofase con accettori di protoni a livello molecolare sviluppato dai ricercatori. Credito:Università di scienze e tecnologia dell'informazione di Nanchino.
Il nostro consumo eccessivo di combustibili fossili è responsabile di alcune delle principali sfide sociali che stiamo affrontando, dal cambiamento climatico all'inquinamento. L'idrogeno è considerato un'alternativa ecologica ai combustibili fossili e l'elettrolisi dell'acqua alcalina si sta rivelando una tecnologia interessante per la commercializzazione su larga scala della produzione di idrogeno.
Tuttavia, le attuali applicazioni industriali della scissione elettrocatalitica dell'acqua sono limitate dall'alto potenziale eccessivo della reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER); un'importante reazione elettrochimica nel processo. Ciò è particolarmente vero quando si opera con densità di corrente elettrica elevate (500-1000 mA cm -2 ). In uno studio pubblicato su Green Energy &Environment , un gruppo di ricercatori cinesi descrive un processo che ha sviluppato per affrontare questa sfida.
Il prof. Yunfei Bu dell'Università cinese di scienze e tecnologia dell'informazione di Nanchino ha guidato la ricerca. Spiega che "poiché l'OER coinvolge quattro complessi passaggi di trasferimento di coordinazione protone-elettrone in mezzi alcalini, il livello di trasferimento di protoni/elettroni che è possibile ottenere è limitato. Per affrontarlo, abbiamo costruito una strategia di accettore di protoni semplice e scalabile che riduce le dimensioni di gli accettori di protoni a livello molecolare e li integra nell'intero catalizzatore."
Yaobin Wang, un dottorato di ricerca studente della stessa università, ha inventato il nuovo metodo e, secondo il coautore Dr. Feng Li, professore all'Università cinese di Fudan, il motivo per cui funziona così bene è che "il design a livello molecolare aumenta la connessione diretta tra l'accettore di protoni di superficie e il vettore e risolve i problemi esistenti relativi a un lungo percorso di trasferimento, un'interfaccia limitata e un contatto allentato. Ciò si traduce in una migliore cinetica di trasferimento di protoni in condizioni di corrente elevata. "
Lo studio ha anche valutato le prestazioni di elettrolisi dell'acqua del catalizzatore in condizioni pratiche, utilizzando un gruppo elettrodi a membrana. Secondo i ricercatori, l'elettrolizzatore può raggiungere un'elevata densità di corrente di 500 mA cm -2 o anche 1000 mA cm -2 con un sovrapotenziale basso e il Faraday complessivo è vicino al 96%.
Il Prof. Bu conclude che "questa nuova strategia mostra grandi prospettive applicative in dispositivi pratici di elettrolisi dell'acqua e applicazioni industriali ad alta corrente. Inoltre, questa modifica funzionale a livello molecolare ha il potenziale per essere estesa a campi più catalitici". + Esplora ulteriormente
