La loro ricerca è stata recentemente presentata in Advanced Functional Materials .

Con le crescenti preoccupazioni ambientali legate all’inquinamento associato ai combustibili fossili, l’idrogeno ha suscitato un crescente interesse. La tecnologia dell’elettrolisi dell’acqua è un processo sostenibile che sfrutta l’abbondante acqua della Terra per produrre idrogeno. Tuttavia, la simultanea reazione di evoluzione dell'ossigeno durante la produzione di idrogeno è notevolmente lenta, con conseguente efficienza di conversione energetica notevolmente bassa.

Ultimamente, la comunità accademica ha affrontato questo problema integrando la reazione di ossidazione dell’urea con la reazione di generazione dell’idrogeno. L'urea, un inquinante presente nelle urine, rilascia una quantità significativa di energia durante il processo di ossidazione, offrendo un potenziale mezzo per migliorare sia l'efficienza della generazione di idrogeno che la purificazione delle acque reflue delle toilette.

In definitiva, è necessario trovare un catalizzatore in grado di guidare efficacemente la reazione di ossidazione dell'urea, amplificando così l'efficienza sia della generazione di idrogeno che del trattamento delle acque reflue.

Alla ricerca di una maggiore efficienza nella reazione di ossidazione dell'urea, il team ha creato un catalizzatore noto come nichel-ferro-ossalato (O-NFF). Questo catalizzatore combina ferro (Fe) e ossalato su nichel (Ni), ottenendo un'ampia superficie caratterizzata da particelle di dimensioni nanometriche sotto forma di frammenti. Questa proprietà unica consente al catalizzatore di adsorbire più reagenti, facilitando una reazione di ossidazione dell'urea accelerata.

Negli esperimenti, il catalizzatore O-NFF ideato dal team è riuscito ad abbassare la tensione richiesta per la generazione di idrogeno a 1,47 V RHE (a 0,5 A/cm ² ) e ha mostrato un'elevata velocità di reazione anche se testato in una soluzione mista di idrossido di potassio (1 M) e urea (0,33 M) con una pendenza Tafel di 12,1 mV/dec.

I ricercatori hanno ulteriormente convalidato l'efficacia del catalizzatore confermando la sua promozione della reazione di ossidazione dell'urea attraverso la spettroscopia di assorbimento di fotoelettroni/raggi X utilizzando un acceleratore di fotoni di radiazione.

Il professor Kangwoo Cho e il dottorato di ricerca. il candidato Jiseon Kim della Divisione di scienze e ingegneria ambientale dell'Università di scienza e tecnologia di Pohang (POSTECH) ha collaborato con il Korea Institute of Science and Technology (KIST) per questo studio.

Cho, che ha guidato la ricerca, ha dichiarato:"Abbiamo sviluppato un catalizzatore in grado di purificare le acque reflue municipali e allo stesso tempo di migliorare l'efficienza della produzione di idrogeno, una fonte di energia verde. Anticipiamo che i catalizzatori O-NFF, sintetizzati da metalli e sostanze organiche, contribuiranno al miglioramento dell'efficienza della produzione di idrogeno mediante elettrolisi industriale."