Os químicos da UNSW de Sydney inventaram um novo, catalisador barato para dividir a água com uma corrente elétrica para produzir combustível de hidrogênio limpo de maneira eficiente.

A tecnologia é baseada na criação de fatias ultrafinas de materiais complexos metal-orgânicos porosos revestidos em um eletrodo de espuma, que os pesquisadores mostraram inesperadamente ser altamente condutivo de eletricidade e ativo para dividir a água.

"A divisão da água geralmente requer dois catalisadores diferentes, mas nosso catalisador pode conduzir ambas as reações necessárias para separar a água em seus dois constituintes, oxigênio e hidrogênio, "diz o líder do estudo, o professor associado Chuan Zhao.

"Nosso método de fabricação é simples e universal, para que possamos adaptá-lo para produzir matrizes de nanofolhas ultrafinas de uma variedade desses materiais, chamadas estruturas metal-orgânicas.

"Em comparação com outros eletrocatalisadores de divisão de água relatados até o momento, nosso catalisador também está entre os mais eficientes, " ele diz.

A pesquisa UNSW de Zhao, Dr. Sheng Chen e Dr. Jingjing Duan é publicado na revista Nature Communications .

O hidrogênio é um bom portador de energia renovável porque é abundante, gera emissões zero, e é muito mais fácil de armazenar do que outras fontes de energia, como a energia solar ou eólica.

Mas o custo de produção usando eletricidade para dividir a água é alto, porque os catalisadores mais eficientes desenvolvidos até agora são frequentemente feitos com metais preciosos, como platina, rutênio e irídio.

Os catalisadores desenvolvidos na UNSW são feitos de abundantes, metais não preciosos como níquel, ferro e cobre. Eles pertencem a uma família de materiais porosos versáteis chamados estruturas metálicas orgânicas, que têm uma ampla variedade de outras aplicações potenciais.

Até agora, estruturas metal-orgânicas foram consideradas más condutores e pouco úteis para reações eletroquímicas. Convencionalmente, eles são feitos na forma de pós a granel, com seus sítios catalíticos profundamente embutidos nos poros do material, onde é difícil para a água chegar.

Ao criar matrizes de nanômetros de espessura de estruturas metal-orgânicas, A equipe de Zhao conseguiu expor os poros e aumentar a área de superfície para contato elétrico com a água.

"Com a nanoengenharia, fizemos uma estrutura única de metal-orgânico que resolve os grandes problemas de condutividade, e acesso a sites ativos, "diz Zhao.

"É inovador. Fomos capazes de demonstrar que estruturas metal-orgânicas podem ser altamente condutoras, desafiando o conceito comum desses materiais como eletrocatalisadores inertes. "

Estruturas metal-orgânicas têm potencial para uma grande variedade de aplicações, incluindo armazenamento de combustível, entrega de drogas, e captura de carbono. A demonstração da equipe UNSW de que eles também podem ser altamente condutores apresenta uma série de novas aplicações para esta classe de material, além da eletrocatálise.