L’idrogeno è ampiamente riconosciuto come una promettente fonte di energia pulita, principalmente per la sua elevata densità energetica e l’assenza di emissioni di carbonio durante il suo utilizzo. Questa caratteristica rende l'idrogeno un candidato ideale per affrontare la crescente domanda di energia e mitigare l'impatto ambientale associato all'uso eccessivo di combustibili fossili non rinnovabili negli ultimi decenni.
Per sfruttare l’energia rinnovabile da fonti come l’energia solare, eolica e delle maree, una strategia avvincente prevede la conversione di questa energia volatile in idrogeno. Questo approccio non solo aiuta a colmare il divario della domanda energetica, ma contribuisce anche alla sostenibilità complessiva della società umana.
Attualmente, la divisione complessiva dell’acqua (OWS) è considerata un metodo praticabile per la produzione di idrogeno. OWS, alimentato da energia rinnovabile, facilita la generazione di idrogeno attraverso la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER) sul catodo.
Tuttavia, l'efficienza faradica della produzione di idrogeno è ostacolata dalla reazione di evoluzione dell'ossigeno anodico (OER), che è caratterizzata da una cinetica lenta e da un elevato potenziale termodinamico.
Di conseguenza, esiste un urgente bisogno di sviluppare elettrocatalizzatori avanzati per OER o altre reazioni di ossidazione con cinetica rapida e bassi potenziali termodinamici.
Un approccio alternativo che sta guadagnando terreno è la scissione complessiva dell’idrazina (OHzS) per la produzione di idrogeno, sfruttando la reazione di ossidazione anodica dell’idrazina (HzOR). HzOR mostra meno elettroni e una cinetica più veloce rispetto all'OER, rendendolo una strada promettente. Tuttavia, rimane una sfida significativa nella sintesi di elettrocatalizzatori bifunzionali sia per HER che per HzOR con bassi sovrapotenziali.
Recentemente, un gruppo di ricerca in Cina ha introdotto una nuova soluzione sotto forma di un doppio idrossido a strati multifunzionale bidimensionale derivato da un precursore di fogli di struttura metallo-organica. Questo materiale è supportato da oro nanoporoso, che fornisce un'elevata porosità. Lo studio è pubblicato sulla rivista Frontiers of Chemical Science and Engineering .
Sorprendentemente, questo elettrocatalizzatore dimostra una duplice attività interessante sia per HER che per HzOR. In termini pratici, la cella OHzS mostra prestazioni superiori, richiedendo solo una tensione di cella di 0,984 V per fornire 10 mA∙cm -2 , un notevole miglioramento rispetto al sistema OWS (1.849 V).
Inoltre, la cella di elettrolisi mostra una notevole stabilità, funzionando continuamente per più di 130 ore. Questo approccio innovativo non solo migliora l'efficienza della produzione di idrogeno, ma promette anche un futuro energetico più sostenibile e più pulito.
Ulteriori informazioni: Yongji Qin et al, Idrossidi doppi strati multifunzionali supportati da oro nanoporoso verso la scissione complessiva dell'idrazina, Frontiere della scienza e dell'ingegneria chimica (2023). DOI:10.1007/s11705-023-2373-1
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