Schema schematico del processo di sintesi passo passo per la preparazione di Ti.MoP. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
La chiave per promuovere l'economia dell'idrogeno rappresentata dai veicoli a idrogeno è produrre idrogeno per la generazione di elettricità a un prezzo accessibile. I metodi di produzione dell'idrogeno includono la cattura dell'idrogeno sottoprodotto, riformare i combustibili fossili, e l'acqua di elettrolisi. L'elettrolisi dell'acqua, in particolare, è un metodo ecologico per produrre idrogeno, in cui l'uso di un catalizzatore è il fattore più importante nel determinare l'efficienza e la competitività di prezzo. Però, i dispositivi di elettrolisi dell'acqua richiedono un catalizzatore al platino (Pt), che mostra prestazioni senza precedenti quando si tratta di accelerare la reazione di generazione dell'idrogeno e migliorare la durata a lungo termine, ma ha un costo elevato, rendendolo meno competitivo rispetto ad altri metodi in termini di prezzo.
Esistono dispositivi per l'elettrolisi dell'acqua che variano in termini di elettrolita che si dissolve in acqua e consente il flusso di corrente. Un dispositivo che utilizza una membrana a scambio protonico (PEM), ad esempio, mostra un'elevata velocità di reazione di generazione di idrogeno anche con l'uso di un catalizzatore costituito da un metallo di transizione invece di un costoso catalizzatore a base di Pt. Per questa ragione, c'è stata una grande quantità di ricerca sulla tecnologia per scopi di commercializzazione. Mentre la ricerca si è concentrata sul raggiungimento di un'elevata attività di reazione, la ricerca sull'aumento della durabilità dei metalli di transizione che si corrodono facilmente in un ambiente elettrochimico è stata relativamente trascurata.
Il Korea Institute of Science and Technology (KIST) ha annunciato che un team guidato dal Dr. Sung-Jong Yoo del Center for Hydrogen-Fuel Cell Research ha sviluppato un catalizzatore costituito da un metallo di transizione con stabilità a lungo termine che potrebbe migliorare l'efficienza della produzione di idrogeno senza l'uso di platino, superando il problema della durabilità dei catalizzatori non al platino.
Il team di ricerca ha iniettato una piccola quantità di titanio (Ti) nel fosfuro di molibdeno (MoP), un metallo di transizione a basso costo, attraverso un processo di pirolisi spray. Poiché è poco costoso e relativamente facile da maneggiare, il molibdeno viene utilizzato come catalizzatore per la conversione dell'energia e i dispositivi di accumulo, ma la sua debolezza include il fatto che si corrode facilmente poiché è vulnerabile all'ossidazione.
Nel caso del catalizzatore sviluppato dal gruppo di ricerca del KIST, si è riscontrato che la struttura elettronica di ciascun materiale è stata completamente ristrutturata durante il processo di sintesi, e ha prodotto lo stesso livello di attività della reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER) del catalizzatore al platino. I cambiamenti nella struttura elettronica hanno affrontato il problema dell'elevata corrosività, migliorando così la durata di 26 volte rispetto ai catalizzatori a base di metalli di transizione esistenti. Si prevede che ciò accelererà notevolmente la commercializzazione di catalizzatori diversi dal platino.
Il dottor Yoo di KIST ha detto, "Questo studio è significativo in quanto ha migliorato la stabilità di un sistema di elettrolisi dell'acqua a base di catalizzatore di metalli di transizione, che era stato il suo più grande limite. Spero che questo studio, che ha aumentato l'efficienza della reazione di evoluzione dell'idrogeno del catalizzatore del metallo di transizione al livello dei catalizzatori al platino e allo stesso tempo ha migliorato la stabilità contribuirà alla commercializzazione anticipata della tecnologia ecologica per la produzione di energia dell'idrogeno."