Um estudo recente, afiliado ao UNIST apresentou catalisadores nobres para eletrólise de água, capaz de gerar hidrogênio e oxigênio ao mesmo tempo. De acordo com a equipe de pesquisa, entre os catalisadores relatados até agora, estes são mais estáveis, fácil de fazer, acessíveis e têm excelente desempenho.

Neste estudo, Professor Hyeong-seong Park, juntamente com o professor Gun Tae Kim, e o Professor Sang-kyu Kwak da Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST apresentou uma heteroestrutura compreendendo óxidos de perovskita (La _0,5 Sr _0,5 CoO _{3 – δ} , LSC) e disseleneto de molibdênio (MoSe ₂ ) como um catalisador eletroquímico para a eletrólise geral da água. Os novos catalisadores são simples de sintetizar e podem ser produzidos em massa, de acordo com a equipe de pesquisa.

As tecnologias de eletrólise da água são consideradas a forma mais ecológica e eficiente de geração sustentável de hidrogênio. Esta é uma tecnologia bem estabelecida que tem sido usada para a decomposição da água em oxigênio e hidrogênio devido à passagem de uma corrente elétrica. Neste momento, é necessário um catalisador para auxiliar a reação de decomposição da água. Estudos anteriores relataram que catalisadores à base de metais nobres, como platina (Pt) ou irídio (Ir) apresentam excelente desempenho catalítico. Contudo, a comercialização de catalisadores à base de metais nobres é difícil devido ao alto custo e baixa estabilidade.

Neste estudo, a equipe de pesquisa relata um método simples (técnica de moagem de bolas) para a síntese de um catalisador de heteroestrutura onde óxidos de perovskita (LSC) e disseleneto de molibdênio (MoSe ₂ ) são colocados em um contêiner, em seguida, laminado com metais de aço. O novo catalisador apresenta desempenho próximo ao dos catalisadores à base de metais nobres para geração de hidrogênio e oxigênio. O que o diferencia de outros catalisadores à base de metais nobres é que o novo catalisador exibe excelente desempenho catalítico em ambos os lados.

Em particular, o catalisador proposto exibiu excelente estabilidade geral de eletrólise de água ao longo de 1000 h a uma alta densidade de corrente de 100 mA cm ^-2 . Catalisadores relatados anteriormente sofrem danos ao eletrodo, mesmo na densidade de corrente de 50 mA.

"Diz-se que os Dichalocogenetos de Metal de Transição (TMDs) exibem excelente estabilidade, assim, houve alguns estudos, usando TMDs como catalisadores para eletrólise de água. Contudo, tem sido difícil mudar as propriedades micondutoras de TMDs em propriedades de metais onde a corrente elétrica pode fluir livremente, "diz Nam Khen Oh no programa de doutorado em Energia e Engenharia Química da UNIST, o primeiro autor do estudo. "Neste estudo, alguns dos TMDs foram convertidos em propriedades metálicas durante a síntese dos dois materiais, o que melhorou muito o desempenho e a estabilidade do catalisador. "

O único íon de transição de fase estrutural de metal semicondutor na heteroestrutura de LSC e MoSe ₂ foi descoberto pela primeira vez neste trabalho, assim, foram identificados experimentalmente e teoricamente. Conforme os elétrons se movem de LSC para MoSe ₂ , algumas estruturas de TMDs mudam, então, a propriedade semicondutora é alterada para a propriedade metal.

"O fenômeno de transição de fase que aparece parcialmente à medida que os elétrons se movem entre o calcogeneto do metal de transição e o óxido de perovskita apresentará uma nova perspectiva na transição de fase do calcogeneto do metal de transição, "diz o professor Park." Esperamos que o projeto do catalisador proposto possa ser combinado com vários compostos, para que o potencial seja ilimitado. "

Suas descobertas fornecerão uma nova visão sobre a pesquisa sobre o catalisador de solução eletrolítica, que tem se concentrado em catalisadores à base de metal. "Recentemente, a maioria das técnicas hidrotérmicas alcalinas concentra-se no desenvolvimento de catalisadores de reação de produção de hidrogênio à base de metal, "diz Changmin Kim no Mestrado / Doutorado Combinado de Energia e Engenharia Química da UNIST, o primeiro co-autor deste estudo. "Como catalisador para a reação de geração de oxigênio, que pegou a espinha dorsal da reação de decomposição da água, lançou um novo catalisador mostrando alto desempenho, tecnologia relacionada irá se desenvolver ainda mais. "

"Comercializar os catalisadores de hidrotratamento requer uma síntese simples, volume, reprodutibilidade, baixo custo, alta performance, e alta estabilidade, "diz o professor Kim." Espera-se que nossos novos catalisadores atendam a esses requisitos. "