p Para resolver a crise energética e as questões ambientais, pesquisas para se afastar dos combustíveis fósseis e converter para energia de hidrogênio ecologicamente correta e sustentável estão em andamento em todo o mundo. Recentemente, uma equipe de pesquisadores da POSTECH propôs uma maneira de produzir combustível de hidrogênio com eficiência por meio de eletrólise de água usando níquel barato e prontamente disponível como eletrocatalisador, dando luz verde à era da economia do hidrogênio. p Uma equipe de pesquisa POSTECH liderada pelo professor Jong Kyu Kim e Ph.D. candidato Jaerim Kim do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais e uma equipe liderada pelo Professor Jeong Woo Han e Ph.D. O candidato Hyeonjung Jung do Departamento de Engenharia Química desenvolveu em conjunto um sistema catalisador à base de níquel altamente eficiente dopado com átomos de metal de transição oxofílico e identificou a correlação entre as propriedades de adsorção catalítica e a cinética da reação de evolução de hidrogênio (HER) em um meio alcalino. Reconhecido por sua importância, essas descobertas da pesquisa foram apresentadas como o papel da capa do Jornal da American Chemical Society .

p A célula de combustível é um dispositivo gerador de energia ecologicamente correto que produz eletricidade usando uma reação química na qual o oxigênio (O ₂ ) e hidrogênio (H ₂ ) produzir água (H ₂ O). Durante este processo, a redução da eletrólise da água ocorre como uma contra-reação, que dissocia água para gerar combustível de hidrogênio. Esta é conhecida por ser a maneira mais ambientalmente segura e sustentável de produzir combustível de hidrogênio de alta pureza em grandes quantidades. Contudo, tem a desvantagem de ser caro e ineficiente, pois requer o uso de metais preciosos como eletrodos. A fim de reduzir o custo unitário do combustível hidrogênio produzido por eletrólise de água, é fundamental desenvolver uma atividade altamente ativa, estábulo, e catalisador eletroquímico barato, capaz de maximizar o desempenho da produção de hidrogênio.

p Para isso, a equipe de pesquisa conjunta projetou um catalisador altamente eficaz combinando níquel abundante em terra com uma série de elementos de metal de transição oxofílico para otimizar as habilidades de adsorção em HER alcalino. A equipe demonstrou ainda que a incorporação de dopantes oxofílicos pode controlar efetivamente as propriedades de adsorção da superfície de catalisadores à base de Ni.

p A fim de aumentar ainda mais a atividade HER dos catalisadores à base de Ni, os pesquisadores introduziram uma matriz única de nanohélice (NH) tridimensional (3-D), facilmente fabricado por um método de codeposition de ângulo oblíquo, para locais ativos de superfície abundantes, caminhos eficientes para transferência de carga, e canais abertos para transporte de massa. Eles haviam fabricado com sucesso um catalisador Ni NHs com incorporação de Cr altamente ativo e estável, mostrando uma excelente eficiência de produção de hidrogênio com sobretensão reduzida mais de quatro vezes em comparação com os catalisadores convencionais de película fina à base de níquel.

p "Esta pesquisa é significativa na medida em que fornece a base acadêmica para alto desempenho e comercialização de sistema de conversão de energia de hidrogênio sustentável, "explicou o professor Jong Kyu Kim, o autor correspondente do artigo. "Os conceitos centrais da estratégia de projeto e metodologia experimental para eletrocatalisadores bimetálicos eficientes podem ser aplicados não apenas a eletrolisadores de água, mas também para células de combustível, redução de dióxido de carbono, e sistema fotoeletroquímico. Prevê-se que a garantia desta tecnologia original terá efeitos em cascata significativos e expansão tecnológica no setor de energia ambiental. "

p Professor Jeong Woo Han, o co-autor correspondente do artigo, adicionado, "A química computacional acelerou dramaticamente a reação de eletrólise da água ao encontrar rapidamente bimetais que podem controlar a força de adsorção do catalisador para permitir a fabricação de eletrocatalisadores bimetálicos usando apenas materiais não preciosos."