Diagrama esquemático do processo de síntese passo a passo para a preparação de Ti.MoP. Crédito:Instituto de Ciência e Tecnologia da Coreia (KIST)
A chave para promover a economia do hidrogênio representada pelos veículos a hidrogênio é produzir hidrogênio para geração de eletricidade a um preço acessível. Os métodos de produção de hidrogênio incluem a captura de hidrogênio subproduto, reformando combustível fóssil, e eletrolisar água. A eletrólise da água, em particular, é um método ecológico de produção de hidrogênio, em que a utilização de um catalisador é o fator mais importante na determinação da eficiência e competitividade de preços. Contudo, dispositivos de eletrólise de água requerem um catalisador de platina (Pt), que exibe um desempenho incomparável quando se trata de acelerar a reação de geração de hidrogênio e aumentar a durabilidade de longo prazo, mas tem um custo elevado, tornando-o menos competitivo em comparação com outros métodos em termos de preço.
Existem dispositivos de eletrólise de água que variam em termos do eletrólito que se dissolve na água e permite que a corrente flua. Um dispositivo que usa uma membrana de troca de prótons (PEM), por exemplo, exibe uma alta taxa de reação de geração de hidrogênio, mesmo com o uso de um catalisador feito de um metal de transição em vez de um caro catalisador à base de Pt. Por esta razão, tem havido muita pesquisa sobre a tecnologia para fins de comercialização. Embora a pesquisa tenha se concentrado em alcançar alta atividade de reação, pesquisas sobre o aumento da durabilidade dos metais de transição que se corroem facilmente em um ambiente eletroquímico têm sido relativamente negligenciadas.
O Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) anunciou que uma equipe chefiada pelo Dr. Sung-Jong Yoo do Centro de Pesquisa de Hidrogênio-Célula de Combustível desenvolveu um catalisador feito de um metal de transição com estabilidade de longo prazo que pode melhorar a eficiência da produção de hidrogênio sem o uso de platina, superando o problema de durabilidade dos catalisadores não platinados.
A equipe de pesquisa injetou uma pequena quantidade de titânio (Ti) em fosfeto de molibdênio (MoP), um metal de transição de baixo custo, através de um processo de pirólise por spray. Por ser barato e relativamente fácil de manusear, o molibdênio é usado como um catalisador para a conversão de energia e dispositivos de armazenamento, mas sua fraqueza inclui o fato de que se corrói facilmente, pois é vulnerável à oxidação.
No caso do catalisador desenvolvido pela equipe de pesquisa da KIST, constatou-se que a estrutura eletrônica de cada material foi completamente reestruturada durante o processo de síntese, e resultou no mesmo nível de atividade da reação de evolução de hidrogênio (HER) que o catalisador de platina. As mudanças na estrutura eletrônica abordaram a questão da alta corrosividade, melhorando assim a durabilidade em 26 vezes em comparação com os catalisadores à base de metal de transição existentes. Espera-se que isso acelere muito a comercialização de catalisadores que não sejam de platina.
Dr. Yoo do KIST disse, "Este estudo é significativo porque melhorou a estabilidade de um sistema de eletrólise de água à base de catalisador de metal de transição, que tinha sido sua maior limitação. Espero que este estudo, que aumentou a eficiência da reação de evolução de hidrogênio do catalisador de metal de transição para o nível dos catalisadores de platina e, ao mesmo tempo, melhorou a estabilidade e contribuirá para a comercialização anterior de tecnologia de produção de energia de hidrogênio ecologicamente correta. "