Il panino è un alimento inventato dai nobili del XVIII secolo per giocare a carte senza interruzioni. Carne o verdure venivano a strati e poi infilate tra il pane per essere mangiate velocemente durante il gioco. Questo cibo efficiente ha anche fornito calorie e nutrienti abbondanti. Un team di ricerca POSTECH ha scoperto che la stratificazione come il sandwich è un ottimo modo per ottenere energia da idrogeno, una fonte di energia alternativa ai combustibili fossili.

Il gruppo di ricerca guidato dal professor In Su Lee, SunWoo Jang, uno studente del MS/Ph.D. programma integrato, e il Dr. Soumen Dutta del Dipartimento di Chimica di POSTECH hanno sviluppato insieme un catalizzatore strutturato a sandwich in grado di generare in modo efficiente l'energia dell'idrogeno attivando l'elettrolisi dell'acqua. I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista internazionale dell'American Chemical Society ACS Nano .

Le celle a combustibile a idrogeno sono dispositivi ecologici per la generazione di energia che generano elettricità utilizzando reazioni chimiche che producono acqua (H ₂ O) da ossigeno (O ₂ ) e idrogeno (H ₂ ). Con il recente rilascio di veicoli alimentati a idrogeno e la diffusione delle celle a combustibile a idrogeno nelle famiglie, l'idrogeno è ampiamente visto come la fonte di energia di nuova generazione per sostituire i combustibili fossili. Il modo in cui l'acqua viene decomposta e l'idrogeno viene prodotto utilizzando la corrente in eccesso ottenuta dall'energia solare o eolica è considerato il modo più semplice ed ecologico per produrre combustibile a idrogeno di elevata purezza in grandi quantità. Però, questo metodo ha l'inconveniente di essere a basso rendimento produttivo e ad alto costo. Al fine di abbassare il prezzo unitario del combustibile a idrogeno prodotto attraverso l'elettrolisi dell'acqua, è necessario sviluppare catalizzatori elettrochimici altamente attivi e stabili che possano massimizzare l'efficienza di generazione dell'idrogeno.

Il platino (Pt) è stato considerato il catalizzatore più adatto per le reazioni di produzione di idrogeno, ma la sua bassa affinità per le molecole d'acqua e il conseguente lento tasso di elettrolisi dell'acqua ne rendono difficile l'applicazione a processi commerciali che avvengono in condizioni di elettrolita alcalino. Per sopperire a queste limitazioni, sono stati fatti molti tentativi per combinare il solfuro di metallo con nanoparticelle di platino che promuovono l'elettrolisi dell'acqua, ma la natura instabile delle superfici di platino/solfuro metallico pone un'altra debolezza che riduce significativamente la durata dei catalizzatori.

In risposta, il team di ricerca ha progettato una forma bidimensionale di interfaccia platino/metallo-idrossido per migliorare contemporaneamente l'efficienza e la durata dei catalizzatori. In una tecnica originale per far crescere uno strato di platino di circa 1 nm sulla superficie di nichel/ferro-doppio idrossido (LDH), che ha uno spessore di diversi nanometri, Sono stati sintetizzati con successo materiali nanoibridi 2-D-2-D sotto forma di sandwich contenenti piastre 2-D-nichel/idrossido di ferro-nano.

Il catalizzatore sandwich sintetizzato ha un effetto catalitico sinergico tra metallo-idrossido e platino, che sono in stretto contatto attraverso un'ampia interfaccia 2-D-2-D. A quest'ora, mostra più di 6 volte l'attività del materiale catalitico convenzionale (20%-Pt/C), e mantiene stabile la funzione catalitica senza diminuire l'attività anche nell'elettrolisi dell'acqua che produce idrogeno per più di 50 ore.

"I catalizzatori sandwich hanno la più alta attività catalitica che produce idrogeno in soluzione alcalina tra le sostanze che non utilizzano supporti di carbonio, ma sono significativamente più durevoli di catalizzatori elettrochimici simili che sono stabili solo per tre o cinque ore, " ha detto il professor In Su Lee che ha guidato la ricerca. "Ci aspettiamo che vengano applicati allo sviluppo di un processo conveniente per la produzione di idrogeno".