Forskare från Ruhr University Bochum (RUB) och University of Warwick kunde observera de minsta detaljerna om väteproduktion med det syntetiska mineralet pentlandit. Detta gör det möjligt att utveckla strategier för konstruktion av robusta och kostnadseffektiva katalysatorer för väteproduktion. Wolfgang Schuhmanns och Dr. Ulf-Peter Apfels arbetsgrupper från RUB och teamet under ledning av professor Patrick R. Unwin från University of Warwick publicerade sina resultat i tidskriften Angewandte Chemie .

Vätgas anses vara en möjlig framtida energikälla och kan produceras från vatten med hjälp av platinakatalysatorer och elektricitet. Dock, forskare söker alternativa katalysatorer gjorda av billigare och lättillgängligare material med lika hög effektivitet. Det finns ett antal material som, som platina, kan katalysera reaktionen mellan vatten och väte. "Dessa inkluderar metallkalkogenider som mineralet pentlandit, som är lika effektiv som platina och också är betydligt stabilare mot katalysatorförgiftningar som svavel, "förklarar Ulf-Peter Apfel. Pentlanditen består av järn, nickel och svavel. Dess struktur liknar den för de katalytiska centra för väteproducerande enzymer som finns i en mängd olika källor, inklusive grönalger.

I den aktuella studien, forskarna undersökte väteproduktionshastigheter för konstgjorda kristallina ytor av mineralpentlanditen i en droppe vätska med en diameter på några hundra nanometer. De använde skanning av elektrokemisk cellmikroskopi för detta ändamål.

Detta gjorde det möjligt för dem att klargöra hur materialets struktur och sammansättning påverkar de elektrokatalytiska egenskaperna hos järn-nickelsulfid. Även de minsta förändringarna i förhållandet mellan järn och nickel genom att variera syntesförhållandena eller materialets åldrande förändrade avsevärt aktiviteten i den elektrokemiska vätebildningen. "Med dessa fynd, vi kan nu fortsätta arbeta och utveckla strategier för att förbättra många mer robusta och billiga katalysatorer, säger Ulf-Peter Apfel.

Forskarna visade också att skanning av elektrokemisk cellmikroskopi gör det möjligt att länka information om strukturen, sammansättning och elektrokemisk aktivitet av materialen på ett rumsligt upplöst sätt. Metoden gör det således möjligt att konstruera katalysatorer specifikt och att producera högaktiva material på detta sätt. "I framtiden, denna metod kommer därför att spela en viktig roll i sökandet efter elektrokatalytiskt aktivt, heterogena katalysatorer, säger Wolfgang Schuhmann.