Ons overmatige verbruik van fossiele brandstoffen is verantwoordelijk voor enkele van de grote maatschappelijke uitdagingen waarmee we worden geconfronteerd, van klimaatverandering tot vervuiling. Waterstof wordt beschouwd als een groen alternatief voor fossiele brandstoffen, en alkalische waterelektrolyse blijkt een aantrekkelijke technologie voor grootschalige commercialisering van waterstofproductie.

De huidige industriële toepassingen van elektrokatalytische watersplitsing worden echter beperkt door de hoge overpotentiaal van de zuurstofontwikkelingsreactie (OER); een belangrijke elektrochemische reactie in het proces. Dit geldt met name bij gebruik bij hoge elektrische stroomdichtheden (500-1000 mA cm ^-2 ). In een studie gepubliceerd in Green Energy &Environment , beschrijft een groep onderzoekers uit China een proces dat ze hebben ontwikkeld om deze uitdaging aan te gaan.

Prof. Yunfei Bu van de Chinese Nanjing University of Information Science and Technology leidde het onderzoek. Hij legt uit dat "omdat OER vier complexe proton-elektroncoördinatieoverdrachtsstappen in alkalische media omvat, het niveau van proton/elektronoverdracht dat u kunt bereiken beperkt is. Om dat aan te pakken, hebben we een eenvoudige en schaalbare protonacceptorstrategie ontwikkeld die de grootte van de protonacceptoren tot op moleculair niveau en integreert ze in de hele katalysator."

Yaobin Wang, een Ph.D. student aan dezelfde universiteit, kwam met de nieuwe methode en, volgens co-auteur Dr. Feng Li, een professor aan de Chinese Fudan University, de reden dat het zo goed werkt, is dat het "ontwerp op moleculair niveau de directe verbinding tussen de proton-acceptor aan het oppervlak en de drager, en lost de bestaande problemen op rond een lang overdrachtspad, beperkte interface en los contact. Dit resulteert in verbeterde protonenoverdrachtskinetiek onder hoge stroom."

De studie evalueerde ook de waterelektrolyseprestaties van de katalysator onder praktische omstandigheden, door gebruik te maken van een membraanelektrodesamenstel. Volgens de onderzoekers kan de elektrolyseur een hoge stroomdichtheid halen van 500 mA cm ^-2 of zelfs 1000 mA cm ^-2 bij een laag overpotentieel, en de totale Faraday ligt dicht bij 96%.

Prof. Bu concludeert dat "deze nieuwe strategie geweldige toepassingsperspectieven biedt in praktische waterelektrolyse-apparaten en industriële toepassingen met hoge stroomsterkte. Bovendien heeft deze functionele modificatie op moleculair niveau het potentieel om uit te breiden naar meer katalytische velden." + Verder verkennen

Nieuwe methode stimuleert de vorming van syngas uit biopolyolen