Gli scienziati dell'UNIST hanno sviluppato un nuovo catalizzatore in grado di scindere l'acqua in idrogeno quasi quanto il platino, ma meno costoso e che si trova frequentemente sulla Terra.

Come descritto nella rivista Nanotecnologia della natura , questo materiale a base di rutenio (Ru) funziona in modo efficiente quasi quanto il platino e probabilmente mostra le prestazioni catalitiche più elevate senza essere influenzato dal pH dell'acqua.

Il gruppo di ricerca, guidato dal professor Jong-Beom Baek dell'ingegneria energetica e chimica dell'UNIST ha sintetizzato Ru e C2N, una struttura organica bidimensionale, per verificarne le prestazioni come catalizzatore per la scissione dell'acqua. Con l'aiuto di questo nuovo catalizzatore, intitolato Ru@C2N è ora possibile produrre idrogeno in modo efficiente.

La tecnologia per produrre idrogeno dall'acqua richiede un buon catalizzatore per la competitività commerciale. Questi catalizzatori per la scissione dell'acqua devono presentare un'elevata efficienza di conversione dell'idrogeno e un'eccellente durata, funzionare bene a bassa tensione, e dovrebbe essere economico.

I catalizzatori a base di Pt utilizzati nella reazione di generazione dell'idrogeno sono metalli nobili molto costosi, con conseguenti costi aggiuntivi e difficoltà di produzione di massa. Sono anche meno stabili in un ambiente alcalino.

Una soluzione, molti ricercatori suggeriscono, era quello di costruire catalizzatori fatti di materiali economici, metalli non nobili. Però, poiché questi materiali si corrodono rapidamente in condizioni acide e funzionano a tensioni molto elevate, la produttività era limitata.

Il Ru@C?N, sviluppato dal professor Baek è un materiale ad alte prestazioni che soddisfa tutte e quattro le competitività commerciale dei catalizzatori per la scissione dell'acqua.

Questo materiale presenta un'elevata frequenza di turnover (TOF) fino a Pt e può essere utilizzato con alimentazione a bassa tensione. Inoltre, non è influenzato dal pH dell'acqua e può essere utilizzato in qualsiasi ambiente.

Il processo di sintesi di Ru@C2N è semplice. Il professor Baek e i suoi colleghi hanno semplicemente miscelato il sale di rutenio (RuCl3) con i monomeri che formano la struttura organica bidimensionale porosa, C2N. Il catalizzatore Ru@C2N viene quindi prodotto dopo aver subito processi di riduzione e trattamento termico.

I ricercatori hanno utilizzato lo stesso processo per costruire M@C?N (M =Co, Ni, Pd, Pt) catalizzatori, usando cobalto (Co), nichel (Ni), piombo (Pb) e platino (Pt). Confrontando la loro efficienza nella produzione di idrogeno, il catalizzatore Ru@C2N ha mostrato le massime prestazioni catalitiche alla minima sovratensione, così come un'attività catalitica superiore.

"Il nostro studio non solo suggerisce nuove direzioni nella scienza dei materiali, ma presenta anche una vasta gamma di possibilità dalla scienza di base a quella applicata, " afferma il professor Baek. "Questo materiale dovrebbe attirare l'attenzione in molti settori grazie al suo potenziale scientifico".