Le sandwich est un aliment concocté par les nobles du XVIIIe siècle pour jouer aux cartes sans interruption. La viande ou les légumes étaient superposés puis placés entre du pain pour être consommés rapidement tout en participant au jeu. Cette nourriture efficace a également fourni beaucoup de calories et de nutriments. Une équipe de recherche POSTECH a découvert que la stratification comme le sandwich est un excellent moyen d'obtenir de l'énergie hydrogène, une source d'énergie alternative aux combustibles fossiles.

L'équipe de recherche dirigée par le professeur In Su Lee, SunWoo Jang, un étudiant en MS/Ph.D. programme intégré, et le Dr Soumen Dutta du Département de chimie de POSTECH ont développé ensemble un catalyseur structuré en sandwich qui peut générer efficacement de l'énergie hydrogène en activant l'électrolyse de l'eau. Les résultats de la recherche ont été récemment publiés dans la revue internationale de l'American Chemical Society ACS Nano .

Les piles à combustible à hydrogène sont des dispositifs de production d'électricité respectueux de l'environnement qui génèrent de l'électricité à l'aide de réactions chimiques qui produisent de l'eau (H 2 O) à partir d'oxygène (O 2 ) et l'hydrogène (H 2 ). Avec la récente sortie des véhicules à hydrogène et la généralisation des piles à combustible à hydrogène dans les ménages, L'hydrogène est largement considéré comme la source d'énergie de prochaine génération pour remplacer les combustibles fossiles. La façon dont l'eau est décomposée et l'hydrogène est produit en utilisant le courant excédentaire obtenu à partir de l'énergie solaire ou éolienne est considérée comme le moyen le plus simple et le plus écologique de produire de l'hydrogène de haute pureté en grandes quantités. Cependant, ce procédé présente l'inconvénient d'être faible en rendement de production et élevé en coût. Afin de baisser le prix unitaire de l'hydrogène combustible produit par électrolyse de l'eau, il est nécessaire de développer des catalyseurs électrochimiques hautement actifs et stables qui peuvent maximiser l'efficacité de la production d'hydrogène.

Le platine (Pt) a été considéré comme le catalyseur le plus approprié pour les réactions de production d'hydrogène, mais sa faible affinité pour les molécules d'eau et la faible vitesse d'électrolyse de l'eau qui en résulte rendent son application difficile aux procédés commerciaux qui se déroulent dans des conditions d'électrolyte alcalin. Pour pallier ces limitations, de nombreuses tentatives ont été faites pour combiner métal-sulfure avec des nanoparticules de platine qui favorisent l'électrolyse de l'eau, mais la nature instable des surfaces platine/sulfure métallique pose une autre faiblesse qui réduit considérablement la durabilité des catalyseurs.

En réponse, l'équipe de recherche a conçu une forme bidimensionnelle d'interface platine/métal-hydroxyde pour améliorer en même temps l'efficacité et la durabilité des catalyseurs. Dans une technique originale pour faire croître une couche de platine d'environ 1 nm à la surface de nickel/fer-double-hydroxyde (LDH), qui fait plusieurs nanomètres d'épaisseur, Des matériaux nanohybrides 2-D-2-D sous forme de sandwichs contenant des plaques 2-D-nickel/fer-hydroxyde-nano ont été synthétisés avec succès.

Le catalyseur sandwich synthétisé a un effet catalytique synergique entre l'hydroxyde métallique et le platine, qui sont en contact étroit à travers une large interface 2-D-2-D. En ce moment, il montre plus de 6 fois l'activité du matériau catalytique conventionnel (20%-Pt/C), et maintient une fonction catalytique stable sans diminuer l'activité même dans l'électrolyse de l'eau produisant de l'hydrogène pendant plus de 50 heures.

"Les catalyseurs sandwich ont l'activité catalytique de production d'hydrogène en solution alcaline la plus élevée parmi les substances qui n'utilisent pas de supports carbonés, mais sont nettement plus durables que les catalyseurs électrochimiques similaires qui sont stables pendant seulement trois à cinq heures, " a déclaré le professeur In Su Lee qui a dirigé la recherche. "Nous nous attendons à ce qu'ils soient appliqués au développement d'un processus rentable pour la production d'hydrogène."