Los investigadores han desarrollado un nanocatalizador de platino avanzado que mejora significativamente la eficiencia de la producción de hidrógeno. Este innovador catalizador híbrido tiene mayor actividad y estabilidad y se espera que se utilice en vehículos propulsados por hidrógeno. Los datos del Ministerio de Tierra, Infraestructura, Transporte y Turismo de Corea del Sur muestran que para 2022, habrá aproximadamente 30.000 vehículos propulsados por hidrógeno registrados en Corea del Sur, tres veces más que en 2018. Sin embargo, Corea del Sur solo tiene 135 estaciones de servicio de hidrógeno.
Para que el hidrógeno esté más disponible para su uso en vehículos y sea reconocido como una fuente de energía alternativa confiable, se deben reducir los costos de producción de hidrógeno y se debe garantizar su viabilidad económica. Para este objetivo es fundamental optimizar la eficiencia del proceso de electrólisis-evolución de hidrógeno, que produce gas hidrógeno a partir del agua.
Recientemente, un equipo de investigación compuesto por el profesor InSuLee, el profesor de investigación SoumenDutta y ByeongSuGu del Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) mejoró significativamente la eficiencia de producción de hidrógeno, una energía verde, mediante el desarrollo de nanocatalizadores de platino.
Lo lograron depositando gradualmente dos metales diferentes. Sus hallazgos fueron publicados en Angewandte Chemie, una revista muy respetada dedicada al campo de la química.
Depositar selectivamente diferentes materiales, cuyas dimensiones están en el rango nanométrico, en lugares específicos de la superficie del catalizador plantea desafíos importantes. La deposición accidental puede bloquear los sitios activos del catalizador o interferir con la función de cada uno. Este dilema impide 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 nuevo tipo de nanorreactor que puede controlar con precisión la posición del metal depositado en nanocristales planos bidimensionales. Además, también diseñaron un proceso de deposición fina a nanoescala que permite que diferentes materiales cubran diferentes lados de los nanocristales de platino bidimensionales. Este nuevo método desarrolló un material catalizador híbrido de tres metales "platino-níquel-paladio". Mediante deposición continua, las nanopelículas de paladio y níquel cubren selectivamente los planos y bordes de los nanocristales de platino bidimensionales, respectivamente.
El catalizador híbrido tiene interfaces únicas de níquel/platino y paladio/platino, que se utilizan para promover los procesos de separación de agua y generación molecular de hidrógeno, respectivamente. Por lo tanto, la sinergia de estos dos procesos diferentes mejora enormemente la eficiencia de la electrólisis-desprendimiento de hidrógeno.
Los resultados de la investigación muestran que, en comparación con los catalizadores tradicionales de platino y carbono, la actividad catalítica del nanocatalizador híbrido de tres metales aumenta 7,9 veces. Además, este nuevo catalizador tiene una estabilidad notable y mantiene una alta actividad catalítica incluso después de tiempos de reacción de hasta 50 horas. Esto resuelve el problema de la interferencia funcional o colisión entre interfaces heterogéneas.
El profesor InSuLee, que dirigió la investigación, expresó optimismo: "Desarrollamos con éxito una interfaz heterogénea armoniosa formada en materiales híbridos y superamos los desafíos del proceso. Espero que los resultados de la investigación puedan usarse ampliamente en el desarrollo de materiales catalíticos de reacción de hidrógeno".