Nel contesto del graduale esaurimento dei combustibili fossili e della crisi energetica, l’energia dell’idrogeno ha attirato l’attenzione diffusa grazie alla sua altissima densità energetica e alle proprietà ecocompatibili. Tuttavia, la maggior parte della produzione di idrogeno si basa ancora su combustibili fossili, con meno di 1 milione di tonnellate prodotte come idrogeno a basse emissioni nel 2021, il che significa che ha benefici limitati nel mitigare la crisi energetica e il degrado ambientale.
In alternativa, la produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua presenta i vantaggi di prodotti non inquinanti, rigenerazione sostenibile e abbondante stoccaggio di reagenti, che la rendono un'opzione interessante per ulteriori sviluppi.
Poiché per pilotare l'elettrolisi dell'acqua è necessario superare un significativo sovrapotenziale, è essenziale utilizzare catalizzatori efficienti in grado di ridurre il sovrapotenziale. I materiali a base di doppio idrossido stratificato (LDH) sono considerati elettrocatalizzatori promettenti per la scissione dell'acqua grazie ai vantaggi di una struttura a strati unica, accordabilità flessibile, elevata area superficiale specifica e distribuzione distinta degli elettroni.
Tuttavia, la bassa conduttività e i siti attivi limitati ostacolano le applicazioni industriali degli elettrocatalizzatori basati su LDH. L'ingegneria dei difetti è una strategia efficace per ottimizzare la microstruttura superficiale locale e la struttura elettronica, che può affrontare in modo efficiente gli inconvenienti dell'LDH.
Recentemente, il team del Prof. Deli Wang dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong, Cina, ha segnalato le recenti strategie di fabbricazione dei difetti sull'LDH e ha discusso sistematicamente come i difetti influenzano il comportamento elettrocatalitico dell'LDH. La recensione è stata pubblicata sul Chinese Journal of Catalysis
Per cominciare, vengono presentati il meccanismo fondamentale dell’elettrolisi dell’acqua e le sfide affrontate da LDH come elettrocatalizzatore per l’elettrolisi dell’acqua. Successivamente, viene presentata la superiorità dell'ingegneria dei difetti per migliorare le prestazioni elettrocatalitiche dell'LDH e vengono riassunte e discusse in dettaglio una serie di strategie di fabbricazione dei difetti sull'LDH.
Successivamente, viene analizzata e discussa la relazione tra attività catalitica, stabilità, morfologia, struttura, composizione e tipologia di difetti. Infine, vengono discusse le sfide e le prospettive dell'applicazione dell'ingegneria dei difetti su LDH.
Ulteriori informazioni: Junhao Yang et al, Ingegneria dei difetti di un elettrocatalizzatore stratificato a base di doppio idrossido per la scissione dell'acqua, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64557-7
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
