Para mejorar la accesibilidad de los vehículos propulsados ​​por hidrógeno y establecer el hidrógeno como una fuente de energía viable, es imperativo reducir el costo de producción de hidrógeno, logrando así la viabilidad económica. Para lograr este objetivo, es crucial maximizar la eficiencia de la electrólisis-desprendimiento de hidrógeno, el proceso responsable de producir hidrógeno a partir del agua.

Recientemente, un equipo de investigadores compuesto por el profesor In Su Lee, el profesor de investigación Soumen Dutta y Byeong Su Gu del Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) logró una mejora significativa en la eficiencia de la producción de hidrógeno, una fuente de energía verde. , mediante el desarrollo de un nanocatalizador de platino. Lograron esta hazaña depositando dos metales diferentes de forma gradual.

Los resultados de su investigación se publicaron en Angewandte Chemie. .

Depositar distintos materiales de forma selectiva en ubicaciones específicas de la superficie de un catalizador, cuyo tamaño está en el rango nanométrico, plantea desafíos sustanciales. Las deposiciones no deseadas pueden bloquear los sitios activos del catalizador o interferir con las funciones de cada uno. Esta situación ha impedido la deposición simultánea de níquel y paladio en un solo material. El níquel es responsable de activar la división del agua, mientras que el paladio facilita la conversión de iones de hidrógeno en moléculas de hidrógeno.

El equipo de investigación desarrolló un nanorreactor novedoso para controlar con precisión la ubicación de los metales depositados en un nanocristal plano 2D. Además, idearon un proceso de deposición fina a nanoescala, que permite cubrir diferentes facetas del nanocristal de platino 2D con diferentes materiales.

Este nuevo enfoque condujo al desarrollo de un material catalizador híbrido de tres metales "platino-níquel-paladio" logrado mediante deposiciones consecutivas que cubren selectivamente la superficie plana y el borde del nanocristal de platino 2D con películas nanofinas de paladio y níquel respectivamente. P>

El catalizador híbrido presentaba distintas interfaces de níquel/platino y paladio/platino colocadas para facilitar los procesos de división del agua y generación de moléculas de hidrógeno, respectivamente. En consecuencia, la colaboración de estos dos procesos diferentes aumentó significativamente la eficacia de la evolución de electrólisis-hidrógeno.

Los resultados de la investigación revelaron que el nanocatalizador híbrido de tres metales exhibió un aumento de 7,9 veces en la actividad catalítica en comparación con el catalizador convencional de platino y carbono. Además, el nuevo catalizador demostró una estabilidad significativa, manteniendo su alta actividad catalítica incluso después de un tiempo de reacción prolongado de 50 horas. Esto resolvió el problema de las interferencias funcionales o colisiones entre heterointerfaces.

El profesor In Su Lee, que dirigió la investigación, dice:"Hemos desarrollado con éxito heterointerfaces armoniosas formadas sobre un material híbrido, superando los desafíos del proceso". Y añadió:"Espero que los resultados de la investigación encuentren una aplicación generalizada en el desarrollo de materiales catalíticos optimizados para reacciones de hidrógeno".

Más información: Byeong Su Gu et al, Heterointerfaces armoniosas formadas en nanodendritas 2D-Pt mediante deposición de metal gradual con respecto a las facetas para una reacción mejorada de evolución del hidrógeno, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202307816

Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang