Het winnen van waterstof uit water door middel van elektrolyse biedt een kansrijke route om de productie van waterstof te verhogen, een schone en milieuvriendelijke brandstof. Maar een grote uitdaging van waterelektrolyse is de trage reactie van zuurstof aan de anode, bekend als de zuurstofevolutiereactie (OER).

Een samenwerking tussen onderzoekers van Hunan University en Shenzhen University in China heeft geleid tot een ontdekking die belooft het OER-proces te verbeteren. In hun recente krant gepubliceerd in het KeAi-tijdschrift Groene energie en milieu , ze melden dat etsen - of, met andere woorden, chemisch verwijderen - de oxide-overlagen die zich vormen op het oppervlak van de metaalfosfide-elektrokatalysatoren die regelmatig worden gebruikt bij elektrolyse, kan de OER-efficiëntie verhogen.

Professor Shuangyin Wang van het State Key Laboratory of Chem/Bio-sensing and Chemometrics aan de Hunan University leidde het onderzoek. Hij legt uit:"Terwijl metaalfosfiden vaak als katalysatoren worden gebruikt vanwege hun unieke fysisch-chemische eigenschappen, zoals een hoge geleidbaarheid, aardse reserves en uitstekende prestaties, een gewone, maar vaak verwaarloosd feit is dat ze snel atmosferische oxidatie ondergaan wanneer ze worden blootgesteld aan lucht. Hierdoor vormen ze oxidelagen op hun oppervlak, die het oppervlaktereconstructieproces kan veranderen en de relatie tussen structuur en prestatie kan verwarren."

Om dit probleem op te lossen, Professor Wang en zijn collega's besloten die oxide-overlagen weg te etsen met behulp van een diëlektrische barrière-ontladingsplasmatechniek. En ze ontdekten dat het etsproces niet alleen het oppervlaktereconstructieproces versnelde, maar sterk verbeterde de vorming van metaalhydroxiden en OER-activiteit.

Prof. Wang zegt, "Deze bevindingen zijn nuttig voor het begrijpen van de structuur-prestatierelatie van metaalfosfiden in elektro-oxidatiereacties. En we vermoeden dat hetzelfde etsproces het potentieel heeft om te worden gebruikt op andere zuurstofgevoelige metaalverbindingen zoals chalcogeniden, nitriden en carbiden.

"We hopen dat onze studie richting geeft aan het rationele ontwerp en de engineering van efficiëntere elektrokatalysatoren voor waterelektrolyse."