(Phys.org) - Dividere l'acqua nei suoi componenti, due parti di idrogeno e una parte di ossigeno, è un primo passo importante per ottenere combustibili a emissioni zero per alimentare la nostra infrastruttura di trasporto, compresi automobili e aerei.

Ora, I ricercatori della North Carolina State University e i colleghi della University of North Carolina a Chapel Hill hanno dimostrato che una tecnica di rivestimento specializzata può rendere alcuni dispositivi di scissione dell'acqua più stabili ed efficienti. I loro risultati sono pubblicati online questa settimana in due articoli separati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Deposizione dello strato atomico, o "ALD, " riveste le strutture tridimensionali con un preciso, strato di materiale ultrasottile. "Un rivestimento ALD è un po' come la glassa al cioccolato sulla parte esterna di una barretta Klondike - solo molto, molto più sottile, " spiega il dottor Mark Losego, professore assistente di ricerca di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State e coautore del lavoro. "In questo caso, gli strati sono spessi meno di un nanometro, o quasi un milione di volte più sottili di un capello umano".

Sebbene estremamente sottile, questi rivestimenti migliorano l'adesione e le prestazioni dei catalizzatori molecolari legati alla superficie utilizzati per le reazioni di scissione dell'acqua nei dispositivi che producono idrogeno.

Nella prima carta, "La scissione solare dell'acqua in una cella fotoelettrochimica molecolare, I ricercatori hanno utilizzato i rivestimenti ALD su celle nanostrutturate per la scissione dell'acqua per migliorare l'efficienza del flusso di corrente elettrica dal catalizzatore molecolare al dispositivo. I risultati hanno notevolmente migliorato la capacità di generazione di idrogeno di queste celle solari a base molecolare per la scissione dell'acqua.

Nella seconda carta, "Attraversare il divario tra catalisi omogenea ed eterogenea nell'ossidazione dell'acqua, " i ricercatori hanno utilizzato l'ALD per "incollare" catalizzatori molecolari sulla superficie degli elettrodi di scissione dell'acqua al fine di renderli più impermeabili al distacco in soluzioni acquose non acide. Questa migliore stabilità a pH elevato ha consentito un nuovo percorso chimico per la scissione dell'acqua che è un milione di volte più veloce del percorso che era stato precedentemente individuato in ambiente acido, o pH basso, ambienti. Questi risultati potrebbero avere implicazioni nella stabilizzazione di una serie di altri catalizzatori molecolari per altri percorsi di energia rinnovabile, compresa la conversione dell'anidride carbonica in combustibili idrocarburici.

"In questi rapporti, abbiamo dimostrato che i rivestimenti su scala nanometrica applicati da ALD possono servire a molteplici scopi nella tecnologia di scissione dell'acqua, compreso l'aumento dell'efficienza nella produzione di idrogeno e l'estensione della durata dei dispositivi, " Losego ha detto. "In futuro, vorremmo costruire dispositivi che integrino entrambi questi vantaggi e ci spingano verso altri combustibili di interesse, compresa la produzione di metanolo."