Des chercheurs de l'Université de la Ruhr à Bochum (RUB) et de l'Université de Warwick ont ​​pu observer les moindres détails de la production d'hydrogène avec le minéral synthétique pentlandite. Cela permet de développer des stratégies pour la conception de catalyseurs robustes et rentables pour la production d'hydrogène. Les groupes de travail du Prof. Wolfgang Schuhmann et du Dr. Ulf-Peter Apfel de la RUB et l'équipe dirigée par le Prof. Patrick R. Unwin de l'Université de Warwick ont ​​publié leurs résultats dans la revue Angewandte Chemie .

L'hydrogène gazeux est considéré comme une future source d'énergie possible et peut être produit à partir d'eau à l'aide de catalyseurs au platine et d'électricité. Cependant, les chercheurs recherchent des catalyseurs alternatifs faits de matériaux moins chers et plus facilement disponibles avec une efficacité tout aussi élevée. Il existe un certain nombre de matériaux qui, comme le platine, sont capables de catalyser la réaction de l'eau en hydrogène. « Ceux-ci incluent les chalcogénures métalliques tels que le minéral pentlandite, qui est tout aussi efficace que le platine et est également nettement plus stable vis-à-vis des poisons catalytiques tels que le soufre, " explique Ulf-Peter Apfel. La pentlandite est constituée de fer, nickel et soufre. Sa structure est similaire à celle des centres catalytiques d'enzymes productrices d'hydrogène trouvés dans une variété de sources, y compris les algues vertes.

Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont étudié les taux de production d'hydrogène de surfaces cristallines artificiellement préparées de la pentlandite minérale dans une goutte de liquide d'un diamètre de quelques centaines de nanomètres. Ils ont utilisé à cette fin la microscopie à cellule électrochimique à balayage.

Cela leur a permis de clarifier comment la structure et la composition du matériau influencent les propriétés électrocatalytiques du sulfure de fer-nickel. Même les plus petits changements dans le rapport entre le fer et le nickel en faisant varier les conditions de synthèse ou le vieillissement du matériau ont considérablement modifié l'activité dans la formation électrochimique d'hydrogène. "Avec ces découvertes, nous pouvons maintenant continuer à travailler et développer des stratégies pour améliorer de nombreux catalyseurs plus robustes et bon marché, " dit Ulf-Peter Apfel.

Les chercheurs ont également montré que la microscopie à cellule électrochimique à balayage permet de relier des informations sur la structure, composition et l'activité électrochimique des matériaux d'une manière résolue spatialement. Le procédé permet ainsi de concevoir spécifiquement des catalyseurs et de produire ainsi des matériaux hautement actifs. "Dans le futur, cette méthode jouera donc un rôle important dans la recherche d'actifs électrocatalytiquement, catalyseurs hétérogènes, " dit Wolfgang Schuhmann.