Истраживачи су представили нову стратегију за побољшање каталитичке активности користећи волфрам субоксид као катализатор са једним атомом (САЦ). Ова стратегија, која значајно побољшава реакцију еволуције водоника (ХЕР) у металној платини (пт) за 16,3 пута, баца светло на развој нових технологија електрохемијских катализатора.

Водоник се рекламира као обећавајућа алтернатива фосилним горивима. Међутим, већина конвенционалних индустријских метода производње водоника долази са еколошким проблемима, ослобађајући значајне количине угљен-диоксида и гасова стаклене баште.

Електрохемијско цепање воде сматра се потенцијалним приступом за производњу чистог водоника. Пт је један од најчешће коришћених катализатора за побољшање перформанси ХЕР у електрохемијском цепљењу воде, али висока цена и недостатак Пт остају кључне препреке за масовне комерцијалне примене.

САЦ, где су све врсте метала појединачно дисперговане на жељеном материјалу за подршку, идентификовани су као један од начина да се смањи количина употребе Пт, јер нуде максималан број површински изложених атома Пт.

Инспирисан ранијим студијама, које су се углавном фокусирале на САЦ-ове подржане материјалима на бази угљеника, истраживачки тим КАИСТ-а предвођен професором Јинвоо Лее-ом са Одељења за хемијско и биомолекуларно инжењерство истраживао је утицај помоћних материјала на перформансе САЦ-а.

Професор Ли и његови истраживачи су предложили мезопорозни волфрам субоксид као нови материјал за подршку атомски диспергованом Пт, јер се очекивало да ће то обезбедити високу електронску проводљивост и имати синергијски ефекат са Пт.

Они су упоредили перформансе једноатомског Пт подржаног угљеником и волфрамовим субоксидом. Резултати су открили да се ефекат подршке догодио са волфрамовим субоксидом, у којем је масена активност једноатомског Пт подржаног волфрам субоксидом била 2,1 пута већа од оне са једним атомом Пт подржаног угљеником и 16,3 пута већа од оне Пт наночестице подржане угљеником.

Тим је указао на промену електронске структуре Пт преко преноса наелектрисања са волфрамовог подоксида на Пт. Ова појава је пријављена као резултат јаке интеракције метала и носача између Пт и волфрам субоксида.

ХЕР перформансе се могу побољшати не само променом електронске структуре метала на поду, већ и изазивањем другог ефекта подршке, ефекта преливања, известила је истраживачка група. Преливање водоника је феномен где адсорбовани водоник мигрира са једне површине на другу, а дешава се лакше како величина Пт постаје мања.

Истраживачи су упоредили перформансе наночестица Пт и Пт са једним атомом подржаних волфрамовим субоксидом. Једноатомски Пт подржан волфрам субоксидом показао је виши степен феномена преливања водоника, што је повећало активност масе Пт за еволуцију водоника до 10,7 пута у поређењу са наночестицама Пт подржаним волфрамовим субоксидом.

Професор Ли је рекао: „Одабир правог материјала за подршку је важан за побољшање електрокатализе у производњи водоника. Волфрам субоксидни катализатор који смо користили за подршку Пт у нашој студији имплицира да интеракције између добро усклађеног метала и подлоге могу драстично повећати ефикасност процеса.