Onderzoekers van de North Carolina State University hebben aangetoond dat een één atoom dikke film van molybdeensulfide (MoS ₂ ) kan werken als een effectieve katalysator voor het maken van waterstof. Het werk opent een nieuwe deur voor de productie van goedkope waterstof.

Waterstof is veelbelovend als energiebron, maar de productie van waterstof uit waterelektrolyse – waterstof uit water bevrijden met elektriciteit – is momenteel grotendeels afhankelijk van het gebruik van dure platinakatalysatoren. Het nieuwe onderzoek toont aan dat atomair dunne MoS2-films ook effectieve katalysatoren zijn voor de productie van waterstof en - hoewel niet zo efficiënt als platina - relatief goedkoop zijn.

"We ontdekten dat de dikte van de dunne film erg belangrijk is, " zegt Dr. Linyou Cao, een assistent-professor materiaalkunde en engineering bij NC State en senior auteur van een paper waarin het werk wordt beschreven. "Een dunne film bestaande uit een enkele laag atomen was het meest efficiënt, met elke extra laag atomen waardoor de katalytische prestatie ongeveer vijf keer slechter wordt."

Het effect van de dikte van de dunne films kwam als een verrassing voor onderzoekers, omdat lang werd gedacht dat katalyse normaal gesproken langs de randen van het materiaal plaatsvindt. Omdat dunne films heel weinig 'rand' hebben, ' Conventionele wijsheid was van mening dat dunne films in wezen katalytisch inactief waren.

Maar de onderzoekers ontdekten dat de dikte van een materiaal belangrijk is omdat hoe dunner de MoS ₂ dunne film is, hoe meer geleidend het wordt - en hoe meer geleidend het wordt, hoe effectiever het is als katalysator.

"De focus lag op het creëren van katalysatoren met een grote 'edge' kant, " zegt Cao. "Ons werk geeft aan dat onderzoekers misschien meer aandacht willen besteden aan de geleidbaarheid van een katalysator."

Cao ontwikkelde de techniek voor het maken van hoogwaardige MoS ₂ dunne films op atomaire schaal in 2013. De huidige productie van waterstof uit de atomair dunne film wordt aangedreven door elektriciteit. Zijn team werkt aan de ontwikkeling van een watersplitsend apparaat op zonne-energie dat gebruikmaakt van de MoS ₂ dunne films om waterstof te maken.