Un diagramme schématique illustrant la préparation de Ru@C2N est montré dans la figure ci-dessus. (Ruthénium :représenté en or, Carbone :représenté en gris , Azote :représenté en bleu ciel) Crédit :UNIST
Les scientifiques de l'UNIST ont développé un nouveau catalyseur qui peut diviser l'eau en hydrogène presque aussi bien que le platine, mais moins coûteux et trouvé fréquemment sur Terre.
Comme décrit dans le journal Nature Nanotechnologie , ce matériau à base de ruthénium (Ru) fonctionne presque aussi efficacement que le platine et présente probablement les performances catalytiques les plus élevées sans être affecté par le pH de l'eau.
L'équipe de recherche, dirigé par le professeur Jong-Beom Baek de l'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST a synthétisé Ru et C2N, une structure organique bidimensionnelle, pour vérifier ses performances en tant que catalyseur de fractionnement de l'eau. A l'aide de ce nouveau catalyseur, intitulé Ru@C2N, il est désormais possible de produire efficacement de l'hydrogène.
La technologie de production d'hydrogène à partir de l'eau nécessite un bon catalyseur de compétitivité commerciale. Ces catalyseurs de division de l'eau doivent présenter un rendement de conversion d'hydrogène élevé et une excellente durabilité, fonctionne bien en basse tension, et doit être économique.
Les catalyseurs à base de Pt utilisés dans la réaction de génération d'hydrogène sont des métaux nobles très coûteux, entraînant des coûts supplémentaires et des difficultés de production en série. Ils sont également moins stables en milieu alcalin.
La figure ci-dessus montre la comparaison de la fréquence de rotation (TOF) de Ru@C?N avec d'autres catalyseurs. Crédit :UNIST
Une solution, de nombreux chercheurs suggèrent, était de construire des catalyseurs à bas prix, métaux non nobles. Cependant, parce que ces matériaux se corrodent rapidement dans des conditions acides et fonctionnent à des tensions très élevées, la productivité était limitée.
Le Ru@C?N, développé par le professeur Baek est un matériau hautes performances qui satisfait les quatre compétitivités commerciales des catalyseurs de fractionnement de l'eau.
Ce matériau présente une fréquence de rotation élevée (TOF) aussi élevée que Pt et peut être utilisé sur une alimentation basse tension. En outre, il n'est pas affecté par le pH de l'eau et peut être utilisé dans n'importe quel environnement.
Le processus de synthèse de Ru@C2N est simple. Le professeur Baek et ses collègues ont simplement mélangé le sel de ruthénium (RuCl3) avec les monomères qui forment la structure organique poreuse bidimensionnelle, C2N. Le catalyseur Ru@C2N est ensuite produit après être passé par des procédés de réduction et de traitement thermique.
Les chercheurs ont utilisé le même processus pour construire M@C?N (M =Co, Non, Pd, Pt) catalyseurs, utilisant du cobalt (Co), nickel (Ni), plomb (Pb) et platine (Pt). En comparant leur efficacité de production d'hydrogène, le catalyseur Ru@C2N présentait les performances catalytiques les plus élevées à la surtension la plus faible, ainsi qu'une activité catalytique supérieure.
"Notre étude suggère non seulement de nouvelles directions dans la science des matériaux, mais présente également un large éventail de possibilités allant de la science fondamentale à la science appliquée, " explique le professeur Baek. " Ce matériau devrait attirer l'attention dans de nombreux domaines grâce à son potentiel scientifique. "
