Het vinden en verbeteren van hernieuwbare energiebronnen wordt steeds belangrijker. Een strategie om energie op te wekken is het breken van watermoleculen (H ₂ O) uit elkaar in een elektrochemische reactie die bekend staat als elektrolyse. Dit proces stelt ons in staat om energie van de zon of andere hernieuwbare bronnen om te zetten in chemische energie. Echter, het elektrochemisch splitsen van watermoleculen vereist een overpotentiaal - een overspanning die moet worden toegepast naast de theoretische spanning (1,23 V vs. omkeerbare waterstofelektrode of RHE) zodat de nodige reacties kunnen plaatsvinden.

Elektrokatalysatoren zijn materialen die, vanwege hun elektrische en morfologische kenmerken, elektrochemische processen te vergemakkelijken. Onderzoekers hebben gezocht naar elektrokatalysatoren die kunnen helpen bij de elektrolyse van water, en enkele van de beste katalysatoren zijn edelmetaaloxiden, die zeldzaam en kostbaar zijn. Op nikkel gebaseerd hydroxide (Ni(OH) ₂ ) verbindingen zijn, gelukkig, een beter alternatief.

Een team van wetenschappers, waaronder profs. Hyunsik Im en Hyungsang Kim van de Dongguk University, geïntercaleerde polyoxovanadaat (POV) nanoclusters in Ni (OH) ₂ gerangschikt in geordende lagen en ontdekte dat dit de geleidende en morfologische eigenschappen verbetert, wat op zijn beurt zijn katalytische activiteit verbetert. Ze gebruikten een veelbelovende methode genaamd Chemical Solution Growth (CSG), waarbij een sterk verzadigde oplossing wordt bereid, en de gewenste materiële structuur vormt zich van nature wanneer de opgeloste stoffen op een voorspelbare en gecontroleerde manier neerslaan, het creëren van een laag-voor-laagstructuur met POV-nanoclusters die tussen de Ni (OH) 2-lagen zijn geïntercaleerd.

Het team toonde aan dat de resulterende huis-van-kaarten-achtige structuur de overpotentiaal die nodig is voor de elektrolyse van water aanzienlijk verminderde. Ze schreven dit toe aan de morfologische kenmerken van dit materiaal; de POV-nanoclusters vergroten de afstand tussen de Ni (OH) ₂ lagen en induceren de vorming van microporiën, waardoor het oppervlak van het uiteindelijke materiaal en het aantal katalytische plaatsen waar watermoleculen kunnen worden gesplitst, toeneemt. "Onze resultaten demonstreren de voordelen van de CSG-methode voor het optimaliseren van de poriestructuur van het resulterende materiaal, " legt prof. Im.

Het vergemakkelijken van de elektrolyse van water met behulp van nieuwe katalysatoren is een stap in de richting van een groenere toekomst. Bovendien, de CSG-methode zou op veel andere gebieden nuttig kunnen zijn. "De gemakkelijke CSG-afzetting van nanohybride materialen kan nuttig zijn voor toepassingen zoals de productie van Li-ionbatterijen en biosensoren, " stelt Prof. Kim. Alleen de tijd zal uitwijzen welke nieuwe toepassingen CSG zal vinden.