Kobalt- en wolfraamhoudende polyoxometalaten zijn prima katalysatoren om water elektrolytisch mee te splitsen. Speciaal in een zuur milieu waarin vrijwel geen enkel alternatief het uithoudt, schrijven Catalaanse onderzoekers in Nature Chemistry.

Zo’n zuur milieu vergemakkelijkt de vorming van H2 uit protonen maar maakt de zuurstofkant van de elektrolyse, waar O2 en protonen ontstaan uit H2O, alleen maar lastiger. Tot nu toe lijkt onder deze omstandigheden alleen iridiumoxide te voldoen als katalysator, maar iridium is te schaars om op grote schaal toe te passen.

Kobaltoxide houdt het nog tamelijk lang uit wanneer je de pH verlaagt, en dat heeft vermoedeljk José Ramón Galán-Mascarós en collega’s van het Institut Català d’Investigació Química in Tarragona op het idee gebracht om het ook eens te proberen met kobalt-polyoxometalaten. Dat zijn relatief enorme moleculaire clusters waarin de kobaltionen worden omringd door clusters van zuurstof en (in dit geval) fosfor en wolfraam; de hier gebruikte variant laat zich ‘kort’ samenvatten als [Co9(H2O)6(OH)3(HPO4)2(PW9O34)3]16–.

Al eerder was waargenomen dat zulke Co-POM’s watersplitsing katalyseren bij een neutrale pH, maar in een sterk zuur milieu waren ze nog niet eerder uitgeprobeerd.

In Tarragona hebben ze er nu elektrodes van gemaakt door ze eerst te laten neerslaan als onoplosbare metaalzouten, en die te mengen met een pasta die bestond uit koolstofpoeder en een organisch bindmiddel. Het resultaat hingen ze in 1M zwavelzuur, met platinagaas als tegenelektrode voor de H2-vorming.

Ze probeerden het eerst met het cesiumzout, wat matig voldeed. Maar met barium in plaats van cesium ontstond een elektrode die het beter doet dan iridiumoxide: een zeldzaam lage overpotentiaal brengt de zuurstofvorming al op gang. En met name barium en kobalt zijn bepaald niet schaars - wolfraam ligt iets gevoeliger, maar is bij lange na niet zo zeldzaam als iridium.

De Catalanen vermoeden dat het mede te maken heeft met de pasta, die zich hydrofoob gedraagt en daardoor de polyoxometalaten lijkt te stabiliseren. Dat de pasta zélf niet erg stabiel bleek te zijn en de elektrodes na een minuut of 20 uit elkaar bleken te vallen is dan weer jammer - maar daar is vast wel wat aan te doen.

bron: ICIQ

Onderwerpen