A fim de melhorar a acessibilidade dos veículos movidos a hidrogénio e estabelecer o hidrogénio como uma fonte de energia viável, é imperativo reduzir o custo da produção de hidrogénio, alcançando assim a viabilidade económica. Para atingir esse objetivo, é crucial maximizar a eficiência da eletrólise-evolução do hidrogênio, processo responsável pela produção de hidrogênio a partir da água.



Recentemente, uma equipe de pesquisadores composta pelo professor In Su Lee, pelo professor pesquisador Soumen Dutta e por Byeong Su Gu do Departamento de Química da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) alcançou uma melhoria significativa na eficiência da produção de hidrogênio, uma fonte de energia verde. , através do desenvolvimento de um nanocatalisador de platina. Eles conseguiram esse feito depositando dois metais diferentes de maneira gradual.

Os resultados de sua pesquisa foram publicados na Angewandte Chemie .

A deposição seletiva de materiais distintos em locais específicos da superfície do catalisador, cujo tamanho está na faixa nanométrica, apresenta desafios substanciais. Deposições não intencionais podem bloquear os sítios ativos do catalisador ou interferir nas funções uns dos outros. Esta situação impediu a deposição simultânea de níquel e paládio num único material. O níquel é responsável por ativar a divisão da água, enquanto o paládio facilita a conversão de íons de hidrogênio em moléculas de hidrogênio.

A equipe de pesquisa desenvolveu um novo nanorreator para controlar com precisão a localização de metais depositados em um nanocristal plano 2D. Além disso, eles desenvolveram um processo de deposição fina em escala nanométrica, permitindo a cobertura de diferentes facetas do nanocristal de platina 2D com diferentes materiais.

Esta nova abordagem levou ao desenvolvimento de material catalisador híbrido de três metais "platina-níquel-paládio", obtido através de deposições consecutivas que cobrem seletivamente a superfície plana e a borda do nanocristal de platina 2D com filmes nanofinos de paládio e níquel, respectivamente.

O catalisador híbrido apresentava interfaces distintas de níquel/platina e paládio/platina posicionadas para facilitar os processos de divisão de água e geração de moléculas de hidrogênio, respectivamente. Conseqüentemente, a ocorrência colaborativa desses dois processos diferentes aumentou significativamente a eficácia da evolução do hidrogênio por eletrólise.

Os resultados da pesquisa revelaram que o nanocatalisador híbrido de três metais exibiu um aumento de 7,9 vezes na atividade catalítica em comparação com o catalisador convencional de platina-carbono. Além disso, o novo catalisador demonstrou estabilidade significativa, mantendo a sua elevada atividade catalítica mesmo após um tempo de reação prolongado de 50 horas. Isso resolveu o problema de interferências funcionais ou colisões entre heterointerfaces.

O professor In Su Lee, que liderou a pesquisa, diz:“Desenvolvemos com sucesso heterointerfaces harmoniosas formadas em um material híbrido, superando os desafios do processo”. Ele acrescentou ainda:“Espero que os resultados da pesquisa encontrem ampla aplicação no desenvolvimento de materiais catalíticos otimizados para reações de hidrogênio”.

Mais informações: Byeong Su Gu et al, Harmonious Heterointerfaces Formed on 2D-Pt Nanodendrites by Facet-Respective Stepwise Metal Deposition for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202307816
Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang