هیدروژن به دلیل خواص منحصر به فرد خود، برای فناوری و صنعت اهمیت حیاتی دارد. هیدروژن سبک‌ترین عنصر شیمیایی است، چگالی انرژی بسیار بالایی دارد و سوختی بدون انتشار دی‌اکسید کربن بوده، زیرا آب تنها محصول جانبی احتراق آن است. این امر هیدروژن را به یک منبع انرژی پاک بسیار جذاب تبدیل می‌کند. با این حال، تولید آن هنوز هم نیازمند انرژی بالایی است.

هیدروژن را می‌توان از طریق تقسیم الکتروشیمیایی آب تولید کرد؛ جایی که الکترودهای آب در معرض جریان الکتریکی قرار می‌گیرند. تولید هیدروژن کارآمد و پایدار از طریق تقسیم الکتروشیمیایی آب با برق تجدیدپذیر می‌تواند به طور قابل توجهی پایداری این منبع انرژی را بهبود بخشد.

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در تقسیم الکتروشیمیایی آب، واکنش تکامل اکسیژن (OER) است؛ یک واکنش کند و زمان‌بر که در آن مولکول‌های آب به اکسیژن و هیدروژن تجزیه می‌شوند. OER را می‌توان با استفاده از کاتالیزورهای فلزات نجیب شتاب داد. با این حال، این فلزات گران و کمیاب هستند و سرعت بخشیدن به واکنش نیاز به انرژی اضافی دارد.

این چالش توسط یک تیم تحقیقاتی مورد بررسی قرار گرفته است. آنها روشی نوآورانه برای تجزیه الکتروشیمیایی آب ایجاد کردند.

این رویکرد از ایریدیوم اتمی به عنوان شتاب‌دهنده واکنش استفاده می‌کند و آنها را با دی‌متیل ایمیدازول و هیدروکسید آهن کبالت جفت می‌کند. نوآوری کلیدی در آرایش هندسی این اجزا نهفته است که در جهت خارج از صفحه پیکربندی شده‌اند و عملکرد و کارایی کاتالیست را بهینه می‌کنند.

این رویکرد نوآورانه به طور قابل توجهی فعالیت OER را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، استفاده از فلزات نجیب را کاهش می‌دهد، زیرا در آن فقط از اتم‌های ایریدیوم منفرد استفاده می‌شود و به طور مثبت بر پایداری واکنش تأثیر می‌گذارد.

به نقل از ستاد نانو، سیوچی می‌گوید: مطالعه ما نشان‌دهنده گام مهم رو به جلو در توسعه OER کارآمد و مقرون به صرفه برای تولید هیدروژن پایدار است. با غلبه بر چالش کلیدی فناوری فعلی، نتایج ما این پتانسیل را دارد که انتقال جهانی به سمت راه‌حل‌های انرژی پاک را هدایت کند.

محققان یافته‌های خود را در نشریه Nature Nanotechnology منتشر کردند.