A crescente preocupação com a crise energética e a gravidade da contaminação ambiental exige urgentemente o desenvolvimento de fontes renováveis ​​de energia como alternativas viáveis ​​para diminuir os combustíveis fósseis. Devido à sua alta densidade de energia e características ecológicas, o hidrogênio molecular é um transportador de energia atraente e promissor para atender às futuras demandas globais de energia.

Em muitas das abordagens para a produção de hidrogênio, a reação eletrocatalítica de evolução do hidrogênio (HER) da divisão da água é a rota mais econômica e eficaz para a economia futura do hidrogênio. Para acelerar a lenta cinética HER, particularmente em eletrólitos alcalinos, eletrocatalisadores altamente ativos e duráveis ​​são essenciais para reduzir o superpotencial cinético de HER. Como eletrocatalisador HER de referência com um superpotencial zero HER, o metal precioso platina (Pt) desempenha um papel dominante nas atuais tecnologias de produção de H2, tais como eletrolisadores de água-álcali. Infelizmente, a escassez e o alto custo do Pt impedem seriamente suas aplicações em larga escala em HERs eletrocatalíticos.

Equipe do Prof. Xinliang Feng da Technische Universität Dresden (Alemanha) / Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed), em colaboração com a Universidade de Lyon, ENS de Lyon, Centre national de la recherche scientifique (CNRS, França), a Universidade Tohoku (Japão) e o Instituto Fraunhofer de Tecnologias e Sistemas Cerâmicos (IKTS) (Alemanha), relataram um eletrocatalisador MoNi4 de baixo custo ancorado em cuboides MoO2, que são alinhados verticalmente em espuma de níquel (MoNi4 / MoO2 @ Ni).

Nanopartículas de MoNi4 são construídas in situ nos cubóides MoO2 controlando a difusão externa de átomos de Ni. O MoNi4 / MoO2 @ Ni resultante exibe uma alta atividade HER que é altamente comparável à do catalisador Pt e apresenta atividade HER de última geração entre todos os eletrocatalisadores livres de Pt relatados. Investigações experimentais revelam que o eletrocatalisador MoNi4 se comporta como o centro altamente ativo e manifesta a cinética HER determinada por etapas de Tafel rápida. Além disso, Os cálculos da teoria funcional da densidade (DFT) determinam que a barreira de energia cinética da etapa de Volmer para o eletrocatalisador MoNi4 é bastante reduzida. A preparação em grande escala e a excelente estabilidade catalítica fornecem MoNi4 / MoO2 @ Ni com uma utilização promissora em eletrolisadores de água-álcali para a produção de hidrogênio. Portanto, a exploração e compreensão do eletrocatalisador MoNi4 fornecem uma alternativa promissora aos catalisadores de Pt para aplicações emergentes na geração de energia.