Una collaborazione internazionale di scienziati dell'Università di Dongguk ha sviluppato un nuovo composto di idrossido a base di nichel che può essere utilizzato come potente catalizzatore per l'elettrolisi dell'acqua. Questo materiale potrebbe essere utile anche per lo sviluppo di fonti energetiche rinnovabili. Credito:Cactus Communications
Trovare e migliorare le fonti di energia rinnovabile sta diventando sempre più importante. Una strategia per generare energia è rompere le molecole d'acqua (H 2 O) a parte in una reazione elettrochimica nota come elettrolisi. Questo processo ci permette di convertire l'energia del sole o di altre fonti rinnovabili in energia chimica. Però, la scissione elettrochimica delle molecole d'acqua richiede un potenziale eccessivo, una tensione eccessiva che deve essere applicata in aggiunta alla tensione teorica (1,23 V contro elettrodo a idrogeno reversibile o RHE) in modo che possano verificarsi le reazioni necessarie.
Gli elettrocatalizzatori sono materiali che, per le loro caratteristiche elettriche e morfologiche, facilitare i processi elettrochimici. I ricercatori sono alla ricerca di elettrocatalizzatori che possono aiutare nell'elettrolisi dell'acqua, e alcuni dei migliori catalizzatori sono gli ossidi di metalli nobili, che sono rari e costosi. Idrossido a base di nichel (Ni(OH) 2 ) i composti sono, fortunatamente, una migliore alternativa.
Un team di scienziati, compresi i proff. Hyunsik Im e Hyungsang Kim dell'Università di Dongguk, nanocluster di poliossovanadato (POV) intercalati in Ni(OH) 2 disposti in strati ordinati e hanno scoperto che così facendo ne migliorano le proprietà conduttive e morfologiche, che a sua volta aumenta la sua attività catalitica. Hanno impiegato un metodo promettente chiamato crescita della soluzione chimica (CSG), in cui viene preparata una soluzione altamente satura, e la struttura materiale desiderata si forma naturalmente mentre i soluti precipitano in modo prevedibile e controllato, creando una struttura strato per strato con nanocluster POV intercalati tra gli strati di Ni(OH)2.
Il team ha dimostrato che la struttura simile a un castello di carte risultante ha ridotto notevolmente il potenziale eccessivo necessario per l'elettrolisi dell'acqua. Lo hanno attribuito alle caratteristiche morfologiche di questo materiale; i nanocluster POV aumentano la distanza tra il Ni(OH) 2 strati e inducono la formazione di micropori, che aumenta la superficie del materiale finale e il numero di siti catalitici in cui le molecole d'acqua possono essere scisse. "I nostri risultati dimostrano i vantaggi del metodo CSG per l'ottimizzazione della struttura dei pori del materiale risultante, " spiega il prof. Im.
Facilitare l'elettrolisi dell'acqua utilizzando nuovi catalizzatori è un passo avanti verso un futuro più verde. Cosa c'è di più, il metodo CSG potrebbe essere utile in molti altri campi. "La facile deposizione di CSG di materiali nanoibridi può essere utile per applicazioni come la produzione di batterie agli ioni di litio e biosensori, " afferma il Prof. Kim. Solo il tempo dirà quali nuovi usi troverà CSG.
