Les chimistes de l'UNSW Sydney ont inventé un nouveau catalyseur bon marché pour diviser l'eau avec un courant électrique afin de produire efficacement de l'hydrogène propre.

La technologie est basée sur la création de tranches ultrafines de matériaux complexes métal-organiques poreux enduits sur une électrode en mousse, dont les chercheurs ont montré de manière inattendue qu'il est hautement conducteur d'électricité et actif pour diviser l'eau.

"Le fractionnement de l'eau nécessite généralement deux catalyseurs différents, mais notre catalyseur peut entraîner les deux réactions nécessaires pour séparer l'eau en ses deux constituants, oxygène et hydrogène, ", explique le directeur de l'étude, le professeur agrégé Chuan Zhao.

"Notre méthode de fabrication est simple et universelle, nous pouvons donc l'adapter pour produire des matrices de nanofeuilles ultrafines d'une variété de ces matériaux, appelées charpentes métallo-organiques.

« Par rapport à d'autres électrocatalyseurs de division de l'eau signalés à ce jour, notre catalyseur est aussi parmi les plus performants, " il dit.

La recherche UNSW par Zhao, Dr Sheng Chen et Dr Jingjing Duan est publié dans la revue Communication Nature .

L'hydrogène est un très bon vecteur d'énergie renouvelable car il est abondant, génère zéro émission, et est beaucoup plus facile à stocker que d'autres sources d'énergie, comme l'énergie solaire ou éolienne.

Mais le coût de sa production en utilisant l'électricité pour diviser l'eau est élevé, parce que les catalyseurs les plus efficaces développés jusqu'à présent sont souvent fabriqués avec des métaux précieux, comme le platine, ruthénium et iridium.

Les catalyseurs développés à l'UNSW sont constitués d'abondants, métaux non précieux comme le nickel, fer et cuivre. Ils appartiennent à une famille de matériaux poreux polyvalents appelés charpentes organiques métalliques, qui ont une grande variété d'autres applications potentielles.

Jusqu'à maintenant, les charpentes métallo-organiques étaient considérées comme de mauvais conducteurs et peu utiles pour les réactions électrochimiques. Classiquement, ils sont réalisés sous forme de poudres en vrac, avec leurs sites catalytiques profondément ancrés à l'intérieur des pores du matériau, où il est difficile pour l'eau d'atteindre.

En créant des réseaux nanométriques d'épaisseur de structures métal-organiques, L'équipe de Zhao a pu exposer les pores et augmenter la surface de contact électrique avec l'eau.

"Avec la nano-ingénierie, nous avons fait une structure de cadre métal-organique unique qui résout les gros problèmes de conductivité, et l'accès aux sites actifs, " dit Zhao.

« C'est révolutionnaire. Nous avons pu démontrer que les charpentes métallo-organiques peuvent être hautement conductrices, remettant en question le concept commun de ces matériaux en tant qu'électrocatalyseurs inertes."

Les charpentes métallo-organiques ont un potentiel pour une large gamme d'applications, y compris le stockage de carburant, l'administration de médicaments, et la capture du carbone. La démonstration de l'équipe de l'UNSW qu'ils peuvent également être hautement conducteurs introduit une multitude de nouvelles applications pour cette classe de matériaux au-delà de l'électro-catalyse.