Roma – Un nuovo metodo per produrre in maniera più efficiente idrogeno (H2) da fonti rinnovabili. E’ quanto sviluppato da ricercatori del Korea Institute of Science and Technology (KIST), in collaborazione con il gruppo del Professor Chong Min Koo presso la Sungkyunkwan University che hanno descritto i loro risultati su Applied Catalysis. Gli studiosi hanno ha sviluppato un MXene a base di molibdeno ossidativamente stabile come supporto elettrocatalizzatore negli elettrolizzatori ad acqua con membrana a scambio anionico. Poiché è stabile in condizioni di alta tensione ossidativa, se applicato come vettore per catalizzatori di elettrolisi, può essere utilizzato come materiale per elettrodi di reazione di evoluzione dell’ossigeno per la produzione di idrogeno green riducendo i costi di produzione.
Un elettrodo con un catalizzatore MXene al molibdeno trasferito su un dispositivo elettrolizzatore. L’elemento catodico, uno dei componenti chiave di un dispositivo di produzione di idrogeno, è trattenuto.
CREDITO
Istituto coreano di scienza e tecnologia
La scomposizione dell’acqua in molecole di idrogeno e ossigeno richiede un’elevata quantità di energia. Per ridurre questa energia di reazione iniziale, viene utilizzato un catalizzatore e più piccole sono le dimensioni del catalizzatore, che è costituito da minuscole particelle nanometriche, maggiore è l’area superficiale, che consente alla reazione di aver luogo. Tuttavia, nel tempo, piccole particelle di catalizzatore possono agglomerarsi, riducendo l’area superficiale e riducendo l’efficienza della produzione di idrogeno. Per evitare ciò, catalizzatori e supporti vengono utilizzati insieme e il carbonio viene utilizzato principalmente per il catodo, dove viene prodotto idrogeno, ma quando il carbonio viene utilizzato in una reazione di ossidazione all’anodo, viene ossidato in anidride carbonica. Pertanto è necessario un supporto con elevata resistenza all’ossidazione. Un materiale che può essere utilizzato come supporto è l’MXene. Gli MXene sono nanomateriali composti da atomi di metallo (Ti, Mo, Hf, Ta, ecc.) e atomi di carbonio o azoto, che mostrano proprietà elettricamente conduttive e hanno una nanostruttura 2D adatta al supporto del catalizzatore, rendendoli favorevoli alla produzione di idrogeno. Gli MXene a base di titanio sono stati i più ampiamente studiati a causa della loro elevata conduttività elettrica. Tuttavia, a causa della natura atomica del titanio, che si ossida facilmente in acqua, ha portato allo svantaggio intrinseco che il catalizzatore non può mantenere un’elevata conduttività elettrica. Per superare questo problema, il team ha progettato un nuovo catalizzatore anodico che utilizza MXene a base di carburo di molibdeno come supporto. Quando l’MXene a base di molibdeno viene utilizzato come supporto, si creano forti legami chimici tra gli atomi di molibdeno sulla superficie dell’MXene e il cobalto dei materiali attivi. I legami chimici risultanti hanno aumentato l’efficienza di produzione dell’idrogeno di circa 2,45 volte. In particolare, la durata della cella unitaria è stata migliorata di oltre 10 volte rispetto ai risultati di un recente MXene a base di titanio, che è durato meno di 40 ore. Si prevede che ciò ridurrà il costo della produzione di idrogeno verde e sarà applicato a impianti di produzione di idrogeno su larga scala e centrali elettriche a idrogeno green su larga scala in futuro. “Controllando gli elementi che compongono un MXene, siamo stati in grado di trovare candidati adatti per gli ambienti di produzione di idrogeno verde e, tramite questo, abbiamo garantito un supporto MXene stabile in un ambiente ossidante”, ha affermato il dott. Albert Sung Soo Lee del KIST. (30science.com)
