Studiuesit prezantuan një strategji të re për rritjen e aktivitetit katalitik duke përdorur nënoksidin e tungstenit si një katalizator me një atom (SAC). Kjo strategji, e cila përmirëson ndjeshëm reaksionin e evolucionit të hidrogjenit (HER) në platinin metalik (pt) me 16.3 herë, hedh dritë mbi zhvillimin e teknologjive të reja të katalizatorëve elektrokimikë.

Hidrogjeni është konsideruar si një alternativë premtuese ndaj lëndëve djegëse fosile. Megjithatë, shumica e metodave konvencionale të prodhimit të hidrogjenit industrial vijnë me çështje mjedisore, duke çliruar sasi të konsiderueshme të dioksidit të karbonit dhe gazeve serrë.

Ndarja elektrokimike e ujit konsiderohet një qasje e mundshme për prodhimin e hidrogjenit të pastër. Pt është një nga katalizatorët më të përdorur për të përmirësuar performancën e HER në ndarjen elektrokimike të ujit, por kostoja e lartë dhe mungesa e Pt mbeten pengesa kryesore për aplikimet masive tregtare.

SAC, ku të gjitha llojet e metaleve shpërndahen individualisht në një material mbështetës të dëshiruar, janë identifikuar si një mënyrë për të reduktuar sasinë e përdorimit të Pt, pasi ato ofrojnë numrin maksimal të atomeve të Pt të ekspozuar në sipërfaqe.

Frymëzuar nga studimet e mëparshme, të cilat kryesisht u fokusuan në SAC të mbështetura nga materiale me bazë karboni, një ekip kërkimor KAIST i udhëhequr nga profesori Jinwoo Lee nga Departamenti i Inxhinierisë Kimike dhe Biomolekulare hetoi ndikimin e materialeve mbështetëse në performancën e SAC.

Profesor Lee dhe studiuesit e tij sugjeruan nënoksidin mezoporoz të tungstenit si një material të ri mbështetës për Pt të shpërndarë në mënyrë atomike, pasi pritej të siguronte përçueshmëri të lartë elektronike dhe të kishte një efekt sinergjik me Pt.

Ata krahasuan performancën e Pt me një atom të vetëm të mbështetur nga karboni dhe nënoksidi i tungstenit përkatësisht. Rezultatet zbuluan se efekti mbështetës ndodhi me nënoksidin e tungstenit, në të cilin aktiviteti masiv i një Pt me një atom të mbështetur nga nënoksidi i tungstenit ishte 2.1 herë më i madh se ai i Pt me një atom të mbështetur nga karboni dhe 16.3 herë më i lartë se ai i Pt. nanogrimca të mbështetura nga karboni.

Ekipi tregoi një ndryshim në strukturën elektronike të Pt përmes transferimit të ngarkesës nga suboksidi i tungstenit në Pt. Ky fenomen u raportua si rezultat i ndërveprimit të fortë metal-mbështetës midis Pt dhe suboksidit të tungstenit.

Performanca e saj mund të përmirësohet jo vetëm duke ndryshuar strukturën elektronike të metalit të mbështetur, por edhe duke nxitur një efekt tjetër mbështetës, efektin e përhapjes, raportoi grupi kërkimor. Derdhja e hidrogjenit është një fenomen ku hidrogjeni i absorbuar migron nga një sipërfaqe në tjetrën dhe ndodh më lehtë kur madhësia e Pt bëhet më e vogël.

Studiuesit krahasuan performancën e nanogrimcave Pt dhe Pt me një atom të vetëm të mbështetur nga suboksidi i tungstenit. Pt me një atom të mbështetur nga nënoksidi i tungstenit shfaqi një shkallë më të lartë të fenomenit të përhapjes së hidrogjenit, i cili rriti aktivitetin e masës Pt për evolucionin e hidrogjenit deri në 10.7 herë në krahasim me nanogrimcat Pt të mbështetura nga suboksidi i tungstenit.

Profesor Lee tha: “Zgjedhja e materialit të duhur mbështetës është e rëndësishme për përmirësimin e elektrokatalizës në prodhimin e hidrogjenit. Katalizatori i nënoksidit të tungstenit që përdorëm për të mbështetur Pt në studimin tonë nënkupton që ndërveprimet midis metalit të përputhur mirë dhe mbështetjes mund të rrisin në mënyrë drastike efikasitetin e procesit.