“Il processo di elettrolisi dovrebbe richiedere meno energia e dovrebbe essere molto più semplice utilizzando la luce naturale”, ha dichiarato Jun Min. “Si può produrre più idrogeno in un tempo più breve, consumando meno energia”.

Spingersi oltre i limiti

Jun Min ha aggiunto che il modo migliore per sviluppare la scienza non è continuare a trovare nuovi modi per fare ciò che è già stato fatto, ma spingere costantemente i confini.

“È solo attraverso l’accumulo di nuove conoscenze che possiamo migliorare progressivamente la società”, ha detto Jun Min.

Questa scoperta è destinata a influenzare le aziende alimentari che utilizzano l’idrogeno gassoso per trasformare gli oli e i grassi insaturi in saturi e l’industria petrolifera che utilizza il gas per rimuovere il contenuto di zolfo dal petrolio.

L’idrogeno ha anche il potenziale per essere utilizzato come combustibile ecologico, in quanto non produce emissioni ed è più facile da immagazzinare, rendendolo più affidabile delle batterie a energia solare.

Il documento è pubblicato nella rivista Nature rivista.

Abstract:

Realizzare un efficiente processo di trasferimento di elettroni nella reazione di evoluzione dell’ossigeno modificando gli stati elettronici intorno al livello di Fermi è fondamentale per sviluppare elettrocatalizzatori robusti e ad alte prestazioni. In genere, il trasferimento di elettroni procede esclusivamente attraverso una chimica redox del metallo (un meccanismo di evoluzione dell’adsorbato (AEM), con bande metalliche intorno al livello di Fermi) o una chimica redox dell’ossigeno (un meccanismo di ossidazione dell’ossigeno del reticolo (LOM), con bande di ossigeno intorno al livello di Fermi), senza che si verifichino contemporaneamente sia la chimica redox del metallo che quella dell’ossigeno nello stesso percorso di trasferimento di elettroni. Qui riportiamo un meccanismo di trasferimento di elettroni che coinvolge una chimica redox del metallo e dell’ossigeno commutabile in materiali a base di nichel-ossidrossido con la luce come innesco. A differenza dei tradizionali AEM e LOM, il meccanismo proposto di evoluzione dell’ossigeno accoppiato alla luce richiede che la cella unitaria subisca una conversione geometrica reversibile tra ottaedro (NiO6) e piano quadrato (NiO4) per raggiungere stati elettronici (intorno al livello di Fermi) con caratteri alternativi di metallo e ossigeno durante il processo di evoluzione dell’ossigeno. L’utilizzo di questa via di trasferimento degli elettroni consente di bypassare i passaggi potenzialmente limitanti, ossia il legame ossigeno-ossigeno in AEM e la deprotonazione in LOM1. Di conseguenza, gli elettrocatalizzatori che operano attraverso questa via mostrano un’attività superiore rispetto agli elettrocatalizzatori precedentemente riportati. Pertanto, si prevede che il meccanismo proposto di evoluzione dell’ossigeno accoppiato e innescato dalla luce aggiunga un livello di comprensione al panorama della ricerca sull’evoluzione dell’ossigeno.

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