Diagrama esquemático de los procesos de transferencia de carga propuestos entre MoSe 2 y LSC. Crédito:UNIST
Un estudio reciente, afiliado a UNIST ha presentado catalizadores nobles para la electrólisis del agua, capaz de generar hidrógeno y oxígeno al mismo tiempo. Según el equipo de investigación, entre los catalizadores reportados hasta ahora, estos son los más estables, fácil de hacer, asequible y de excelente rendimiento.
En este estudio, Profesor Hyeong-seong Park, junto con el profesor Gun Tae Kim, y el profesor Sang-kyu Kwak de la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST introdujo una heteroestructura que comprende óxidos de perovskita (La 0,5 Sr 0,5 Arrullo 3 – δ , LSC) y diselenuro de molibdeno (MoSe 2 ) como catalizador electroquímico para la electrólisis general del agua. Los nuevos catalizadores son simples de sintetizar y pueden producirse en masa, según el equipo de investigación.
Las tecnologías de electrólisis de agua se consideran la forma más ecológica y eficiente de generar hidrógeno de forma sostenible. Esta es una tecnología bien establecida que se ha utilizado para la descomposición del agua en oxígeno e hidrógeno debido al paso de una corriente eléctrica. En este momento, se necesita un catalizador para ayudar a la reacción de descomposición del agua. Estudios anteriores han informado que los catalizadores basados en metales nobles, como el platino (Pt) o el iridio (Ir) muestran un excelente rendimiento catalítico. Sin embargo, la comercialización de catalizadores basados en metales nobles es difícil debido al alto costo y la baja estabilidad.
En este estudio, El equipo de investigación informa sobre un método simple (técnica de molienda de bolas) para la síntesis de un catalizador de heteroestructura donde se utilizan óxidos de perovskita (LSC) y diselenuro de molibdeno (MoSe 2 ) se colocan en un recipiente, luego laminado con metales de acero. El nuevo catalizador muestra un rendimiento cercano al de los catalizadores basados en metales nobles para la generación de hidrógeno y oxígeno. Lo que lo distingue de otros catalizadores basados en metales nobles es que el nuevo catalizador exhibe un excelente rendimiento catalítico en ambos lados.
En particular, el catalizador propuesto exhibió una excelente estabilidad general de la electrólisis del agua durante 1000 h a una alta densidad de corriente de 100 mA cm –2 . Los catalizadores informados anteriormente sufren daños en los electrodos, incluso a la densidad de corriente de 50 mA.
"Se dice que los dichalocogenuros de metales de transición (TMD) exhiben una excelente estabilidad, así ha habido algunos estudios, utilizando TMD como catalizadores para la electrólisis del agua. Sin embargo, Ha sido difícil cambiar las propiedades miconductoras de los TMD en las propiedades de los metales donde la corriente eléctrica puede fluir libremente. "dice Nam Khen Oh en el programa de doctorado de Energía e Ingeniería Química de UNIST, el primer autor del estudio. "En este estudio, algunos de los TMD se convirtieron en propiedades metálicas durante la síntesis de los dos materiales, lo que mejoró enormemente el rendimiento y la estabilidad del catalizador ".
Crédito:ResearchSEA
El ion de transición de fase estructural de metal semiconductor único en la heteroestructura de LSC y MoSe 2 se descubrió por primera vez en este trabajo, así se han identificado experimental y teóricamente. A medida que los electrones se mueven de LSC a MoSe 2 , algunas estructuras de TMD cambian, luego, la propiedad semiconductora se cambia a la propiedad del metal.
"El fenómeno de transición de fase que aparece parcialmente a medida que los electrones se mueven entre el calcogenuro de metal de transición y el óxido de perovskita presentará una nueva perspectiva sobre la transición de fase del calcogenuro de metal de transición, ", dice el profesor Park." Esperamos que el diseño del catalizador propuesto se pueda combinar con varios compuestos, para que el potencial sea ilimitado ".
Sus hallazgos proporcionarán una nueva perspectiva de la investigación sobre el catalizador de solución electrolítica, que se ha centrado en catalizadores a base de metales. "Recientemente, la mayoría de las técnicas hidrotermales alcalinas se centran en el desarrollo de catalizadores de reacción de producción de hidrógeno a base de metales, "dice Changmin Kim en la Maestría / Doctorado Combinado en Energía e Ingeniería Química en UNIST, el primer coautor de este estudio. "Como catalizador de la reacción de generación de oxígeno, que ha atrapado la columna vertebral de la reacción de descomposición del agua, ha presentado un nuevo catalizador que muestra un alto rendimiento, la tecnología relacionada seguirá desarrollándose ".
"Comercializar los catalizadores de hidrotratamiento requiere una síntesis simple, abultamiento reproducibilidad, bajo costo, alto rendimiento, y alta estabilidad, ", dice el profesor Kim." Se espera que nuestros nuevos catalizadores cumplan con esos requisitos ".
