A capa mostra a produção de gás hidrogênio quando elétrons e prótons se encontram em nanofolhas de nitreto de carbono grafítico complexadas com íons de rutênio suportadas na superfície de grafeno. A imagem é baseada em uma antiga lenda chinesa de Niulang e Zhinü. Niulang era um vaqueiro humano e Zhinü uma fada do céu. Eles se apaixonaram um pelo outro. No entanto, seu amor foi proibido pela rainha da fada, que os separou à força pelo Silver River. Os amantes só podiam se ver uma vez por ano, no 7º dia do 7º mês lunar, com a ajuda de um bando de pega que formava uma ponte. Mais informações podem ser encontradas no Artigo Completo de Peng et al na página 130 na Edição? 1, 2018 (DOI:10.1002 / cssc.201701880). Crédito:Yi Peng / ChemSusChem
Um material compósito nanoestruturado desenvolvido na UC Santa Cruz mostrou um desempenho impressionante como um catalisador para a divisão eletroquímica da água para produzir hidrogênio. Um eficiente, catalisador de baixo custo é essencial para cumprir a promessa do hidrogênio como um produto limpo, combustível amigo do ambiente.
Pesquisadores liderados por Shaowei Chen, professor de química e bioquímica da UC Santa Cruz, têm investigado o uso de materiais nanoestruturados à base de carbono como catalisadores para a reação que gera hidrogênio a partir da água. Em um estudo recente, eles obtiveram bons resultados incorporando íons de rutênio em uma nanoestrutura semelhante a uma folha composta de nitreto de carbono. O desempenho foi melhorado ainda mais pela combinação do nitreto de carbono dopado com rutênio com grafeno, uma forma de carbono semelhante a uma folha, para formar um composto em camadas.
"A química de ligação de rutênio com nitrogênio nesses materiais nanoestruturados desempenha um papel fundamental no alto desempenho catalítico, "Chen disse." Nós também mostramos que a estabilidade do catalisador é muito boa. "
As novas descobertas foram publicadas em ChemSusChem , um dos principais periódicos que cobrem química sustentável e materiais de energia, e o jornal é destaque na capa da edição de 10 de janeiro. Primeiro autor Yi Peng, um estudante de graduação no laboratório de Chen, conduzi o estudo e desenhei a imagem da capa.
O hidrogênio há muito é atraente como combustível limpo e renovável. Uma célula de combustível de hidrogênio alimentando um veículo elétrico, por exemplo, emite apenas vapor de água. Atualmente, Contudo, a produção de hidrogênio ainda depende fortemente de combustíveis fósseis (principalmente usando vapor para extraí-lo do gás natural). Encontrando um baixo custo, Uma maneira eficiente de extrair hidrogênio da água por meio da eletrólise seria um grande avanço. Eletricidade de fontes renováveis, como energia solar e eólica, que pode ser intermitente e não confiável, poderia então ser facilmente armazenado e distribuído como combustível de hidrogênio.
Atualmente, os catalisadores mais eficientes para a reação eletroquímica que gera hidrogênio a partir da água são baseados na platina, que é escasso e caro. Materiais à base de carbono têm se mostrado promissores, mas seu desempenho não chegou perto do dos catalisadores à base de platina.
No novo material composto desenvolvido pelo laboratório de Chen, os íons de rutênio incorporados nas nanofolhas de nitreto de carbono mudam a distribuição de elétrons na matriz, criando locais mais ativos para a ligação de prótons para gerar hidrogênio. Adicionar grafeno à estrutura aumenta ainda mais a redistribuição de elétrons.
"O grafeno forma uma estrutura em sanduíche com as nanofolhas de nitreto de carbono e resulta em uma maior redistribuição de elétrons. Isso nos dá maior eficiência de redução de prótons, "Chen disse.
O desempenho eletrocatalítico do compósito foi comparável ao dos catalisadores de platina comerciais, relataram os autores. Chen observou, Contudo, que os pesquisadores ainda têm um longo caminho a percorrer para alcançar a produção de hidrogênio barata e eficiente.
