Alla ricerca di fonti energetiche alternative pulite, l'idrogeno è uno dei preferiti. Rilascia molta energia quando viene bruciata, con un vantaggio:il principale sottoprodotto della combustione dell'idrogeno è l'acqua pura.

Il grande ostacolo è stato ottenere idrogeno puro in quantità sufficiente da bruciare. Quindi gli scienziati stanno studiando le reazioni di evoluzione dell'idrogeno, o LEI, un tipo di tecnologia di scissione dell'acqua in cui elettrodi, ricoperto di materiali catalitici, sono inseriti in acqua e caricati di elettricità. L'interazione dell'elettricità, i catalizzatori e l'acqua producono gas idrogeno, un combustibile pulito e pulito, ossigeno respirabile.

ahimè, c'è un problema:al momento, gli elettrodi devono essere rivestiti con materiale prezioso, metalli costosi, soprattutto platino.

Ma lo studente laureato di Stanford Xinjian Shi potrebbe aver trovato una soluzione:un metodo di sintesi che diventa economico, abbondanti solfuri metallici in potenti elettrodi per reazioni di evoluzione dell'idrogeno. Ha descritto il processo in un recente studio in Scienze energetiche e ambientali .

Lavorando con il suo consigliere, Xiaolin Zheng, professore associato di ingegneria meccanica, Shi ha iniziato con qualcosa che gli scienziati già sapevano:che le prestazioni degli elettrodi di solfuro potevano essere migliorate infondendo, o "doping, " il metallo con atomi di cobalto. Ma Shi e Zheng apportarono due innovazioni a quel processo:primo, hanno scoperto come controllare con precisione la quantità di cobalto drogata nell'elettrodo. Secondo, hanno scoperto come drogare l'intero elettrodo in questo modo controllato, non solo la superficie esterna, come aveva fatto la maggior parte delle precedenti ricerche sugli elettrodi al solfuro.

Per compiere questa impresa hanno usato una fiamma per ossidare un filo di metallo di tungsteno, trasformandolo in vapore, che poi hanno fatto raffreddare, facendo condensare il gas in nanotubi di ossido di tungsteno. I ricercatori hanno quindi utilizzato una seconda tecnica di fiamma per infondere i nanotubi con atomi di cobalto. Finalmente, hanno "solforato" i nanotubi drogati con cobalto cuocendoli in zolfo in una fornace. Il risultato:un elettrodo di disolfuro di tungsteno drogato con cobalto su tutto l'elettrodo.

Con questo processo, i ricercatori hanno ottenuto la giusta concentrazione di cobalto nell'elettrodo - la concentrazione ottimale sembra essere di circa il 15% - e ha stabilito un nuovo record per le prestazioni degli elettrodi HER a base di solfuro di metallo. Ma i loro elettrodi di disolfuro di tungsteno drogati con cobalto erano ancora inferiori alle prestazioni del platino. I ricercatori hanno ora in programma di applicare il loro processo ad altri solfuri metallici per trovare l'elettrodo che più si avvicina al platino.

Un probabile candidato:bisolfuro di molibdeno, che secondo Shi potrebbe avvicinarsi o addirittura superare le prestazioni del platino in questo tipo di reazioni. È anche più economico. Il prezzo di mercato del platino è di circa 29 dollari al grammo. bisolfuro di molibdeno? Più vicino a 40 centesimi.