L'idrogeno è considerato la fonte di energia più vicina alle altre fonti rinnovabili, poiché emette solo ossigeno e acqua. Esistono diversi metodi per la produzione di idrogeno grigio, blu e verde. Il processo e il tipo di idrogeno prodotto dipendono dalla fonte di energia e dalle emissioni di carbonio. Tra questi, la produzione di idrogeno verde è il metodo più ecologico, in quanto non produce emissioni di CO2. Pertanto, i ricercatori stanno cercando un modo per migliorare la produzione di idrogeno verde a partire da MXeni attivi.
Un team di ricerca del Korea Institute of Science and Technology (KIST), guidato dal dottor Albert Sung Soo Lee in collaborazione con il gruppo del professor Chong Min Koo presso la Sungkyunkwan University, ha sviluppato un MXene a base di molibdeno stabile all'ossidazione , utilizzabile come supporto per elettrocatalizzatori in elettrolizzatori ad acqua con membrana a scambio anionico.
Il rapporto pubblicato di recente evidenzia la stabilità dell'MXene in condizioni ossidative ad alta tensione . L'esperimento dimostra che l'MXene può essere utilizzato come materiale per elettrodi nella reazione di evoluzione dell'ossigeno per la produzione di idrogeno verde. Ciò può anche ridurne i costi di produzione.
Produzione di idrogeno verde e necessità di MXene
È richiesta molta energia per scindere l'acqua in molecole di idrogeno e ossigeno. Un catalizzatore con minuscole particelle nanometriche che forniscono una superficie di reazione più ampia può ridurre l'energia richiesta dal processo.
Tuttavia, l'efficienza della produzione di idrogeno si riduce nel tempo man mano che le particelle del catalizzatore si agglomerano. Per evitare ciò, il carbonio viene utilizzato principalmente come catodo, ma si ossida in CO2 durante la reazione di ossidazione dell'anodo.
Pertanto, Mxene, i nanomateriali sono utilizzati come supporti. Poiché sono composti da atomi di metallo (Mo, Ti, Ta, Hf, ecc.) e atomi di carbonio o azoto, presentano proprietà elettricamente conduttive. Inoltre, hanno una nanostruttura 2D adatta a supportare il catalizzatore. Queste caratteristiche li rendono favorevoli alla produzione di idrogeno.
In un'altra ricerca, i ricercatori dell'UT stanno sviluppando un combustibile a idrogeno ricavato da rocce ricche di ferro.
Punti Salienti: Produzione migliorata di idrogeno verde da MXenes attivi
- Gli MXeni sono a base di titanio e, a causa della loro natura atomica, si ossidano facilmente in acqua. Ciò ha portato allo svantaggio intrinseco del catalizzatore di non essere in grado di mantenere un'elevata conduttività elettrica.
- Per superare questa limitazione, il team ha sviluppato un MXene a base di carburo di molibdeno come catalizzatore di supporto.
- L'MXene a base di molibdeno crea forti legami tra gli atomi di molibdeno e i materiali attivi (cobalto) sulla superficie.
- La produzione di idrogeno aumenta di 2.45 volte grazie ai legami chimici risultanti dalla reazione.
- La durata delle celle migliora di 10 volte rispetto ai risultati dell'ultimo MXene a base di titanio (che era inferiore a 40 ore).
- Il nuovo approccio riduce i costi di produzione dell'idrogeno verde.
- Sarà applicato a impianti di produzione di idrogeno e centrali elettriche su larga scala.
Il dottor Albert Sung Soo Lee del KIST afferma: "Controllando gli elementi che compongono l'MXene, siamo stati in grado di individuare candidati idonei per gli ambienti di produzione di idrogeno verde e, in questo modo, abbiamo ottenuto un supporto stabile per l'MXene in un ambiente ossidante."
"In futuro, contribuiremo alla rivitalizzazione dell'economia basata sull'idrogeno sviluppando catalizzatori per elettrodi in grado di generare ossigeno, caratterizzati da efficienza catalitica e durata", ha aggiunto il dottor Lee.
