Ikertzaileek jarduera katalitikoa hobetzeko estrategia berri bat aurkeztu zuten tungsteno suboxidoa atomo bakarreko katalizatzaile (SAC) gisa erabiliz. Hidrogenoaren bilakaera erreakzioa (HER) nabarmen hobetzen duen estrategia honek platino metalikoan (pt) 16,3 aldiz hobetzen du, katalizatzaile elektrokimikoen teknologia berrien garapena argitzen du.

Hidrogenoa erregai fosilen alternatiba itxaropentsu gisa planteatu da. Hala ere, hidrogeno industriala ekoizteko ohiko metodo gehienek ingurumen-arazoak dituzte, karbono dioxido eta berotegi-efektuko gas kantitate handiak askatzen dituzte.

Uraren zatiketa elektrokimikoa hidrogeno garbiaren ekoizpenerako planteamendu potentzialtzat hartzen da. Pt-a HERren errendimendua hobetzeko gehien erabiltzen den katalizatzaileetako bat da ur elektrokimikoan zatitzeko, baina Pt-ren kostu handiak eta eskasia oztopo nagusiak izaten jarraitzen dute aplikazio komertzial masiboetarako.

SACak, non metal-espezie guztiak banan-banan sakabanatuta dauden nahi den euskarri-material batean, Pt erabilera-kopurua murrizteko modu bat bezala identifikatu dira, azaleko Pt atomoen gehienezko kopurua eskaintzen baitute.

Lehenagoko ikerketetan inspiratuta, batez ere karbonoan oinarritutako materialez lagundutako SACetan zentratu zirenak, Ingeniaritza Kimiko eta Biomolekularreko Saileko Jinwoo Lee irakasleak zuzendutako KAIST ikerketa-talde batek euskarri materialen eragina ikertu zuen SACen errendimenduan.

Lee irakasleak eta bere ikertzaileek tungsteno suboxido mesoporosoa iradoki zuten atomikoki sakabanatutako Pt-aren euskarri-material berri gisa, honek eroankortasun elektroniko handia emango zuela eta Pt-ekin efektu sinergetikoa izatea espero baitzen.

Karbonoaren eta wolframioaren suboxidoaren euskarri diren atomo bakarreko Pt-aren errendimendua alderatu dute, hurrenez hurren. Emaitzek agerian utzi zuten euskarri-efektua wolframio-suboxidoarekin gertatu zela, zeinean tungsteno-suboxidoak eusten duen atomo bakarreko Pt baten masa-jarduera karbonoak eusten duen atomo bakarreko Pt-arena baino 2,1 aldiz handiagoa zen eta Pt-arena baino 16,3 aldiz handiagoa. karbonoak eusten dituen nanopartikulak.

Taldeak Pt-en egitura elektronikoan aldaketa bat adierazi zuen tungsteno suboxidotik Pt-ra karga-transferentziaren bidez. Fenomeno hau Pt eta wolframio suboxidoaren arteko metal-euskarri elkarreragin indartsuaren ondorioz jakinarazi zen.

HER errendimendua hobetu daiteke euskarritako metalaren egitura elektronikoa aldatuz ez ezik, beste euskarri-efektu bat eraginez ere, isuri-efektua, ikerketa-taldeak jakinarazi duenez. Hidrogeno isuria adsorbatutako hidrogenoa gainazal batetik bestera migratzen den fenomenoa da, eta errazago gertatzen da Pt tamaina txikiagoa den heinean.

Ikertzaileek tungsteno suboxidoak onartzen duten atomo bakarreko Pt eta Pt nanopartikulen errendimendua alderatu zuten. Wolframio suboxidoak onartzen duen atomo bakarreko Pt-ak hidrogeno-isuriaren fenomenoaren maila handiagoa erakutsi zuen, eta horrek hidrogenoaren eboluziorako Pt masa-jarduera areagotu zuen 10,7 aldiz arte wolframioaren suboxidoak onartzen dituen Pt nanopartikulen aldean.

Lee irakasleak esan duenez, "euskarri material egokia aukeratzea garrantzitsua da hidrogenoaren ekoizpenean elektrokatalisia hobetzeko. Gure ikerketan Pt laguntzeko erabili dugun tungsteno suboxidoaren katalizatzaileak ondo uztartutako metalaren eta euskarriaren arteko elkarrekintzek prozesuaren eraginkortasuna nabarmen hobetu dezaketela esan nahi du.