Wraz z rosnącym problemem środowiskowym i ryzykiem wyczerpywania się paliw kopalnych istnieje pilna potrzeba wydajnego, czystego i zrównoważonego źródła energii, a także nowej technologii związanej z konwersją i magazynowaniem energii. Jednym z najbardziej obiecujących podejść do rozwiązania tego problemu może być elektrochemiczny rozdział wody na wodór i tlen w celu wytworzenia energii. W wyniku zastosowania takiego źródła energii nie powstają toksyczne gazy, a jedynie energia i para wodna. Reakcja wydzielania wodoru (HER) i reakcja wydzielania tlenu (OER) to podstawowe reakcje tego procesu. Jednak komercyjnie stosowane elektrokatalizatory oparte są na szlachetnych metalach, o ograniczonych zasobach i drogich metalach (np. ruten, pallad czy iryd). Dlatego istnieje potrzeba opracowania nowych elektrokatalizatorów na bazie metali nieszlachetnych, które będą tańsze i będą miały lepsze właściwości elektrokatalityczne.

W ostatnich latach prowadzono intensywne prace nad znalezieniem bardziej zrównoważonego materiału, który mógłby zastąpić komercyjne elektrokatalizatory. Wiele
wysiłku włożono w badanie związków metali przejściowych ze względu na ich łatwo dostępność, niski koszt i dobrą przewodność elektryczną. Pomimo tego, że wykazują gorsze parametry elektrochemiczne mogą one podleć różnym modyfikacjom strukturalnym i chemicznym w celu wzmocnienia tych właściwości.

W ramach tego projektu podjęte zostaną zadania mające na celu przezwyciężenie wyżej wymienionych problemów. Po pierwsze, celuloza jako niedrogi i zrównoważony materiał zostanie wykorzystana do syntezy nanokryształów celulozy (CNC) i nanowłókien celulozy (CNF) w celu wytworzenia platformy o dużej powierzchni właściwej i zwiększonej kompatybilności elektrycznej do syntezy fosforku niklu (NiPx). NiPx jest doskonałym kandydatem do wykorzystania jako wydajne elektrokatalizatory. Jednak pomimo jej zalet, takich jak stabilność czy stosunkowo niska wartość nadpotencjału, który jest kluczowym parametrem decydującym o zdolności do elektrokatalitycznego rozkładu wody na tlen i wodór, konieczne jest przeprowadzenie szeregu modyfikacji poprawiających jej właściwości. W związku z tym zostanie podjętych kilka podejść: (i) włączenie dodatkowego metalu przejściowego (np. kobaltu, żelaza) w celu zwiększenia jego aktywności katalitycznej; (ii)
inżynieria strukturalna poprzez przygotowanie jednowymiarowych nanoprętów lub dwuwymiarowych nanoarkuszy w celu poprawy zdolności przenoszenia ładunku; (iii)
przygotowanie porowatego NiPx w celu poprawy przenoszenia masy/ładunku; (iv) włączenie anionów w celu zmniejszenia oporu przenoszenia ładunku; (v) odpowiednie przygotowanie matrycy w celu zwiększenia przewodności i dyspersji katalizatorów, które osadziły ich działanie. Wszystkie te modyfikacje pozwolą uzyskać wysoce aktywne katalizatory do elektrochemicznej reakcji wydzielania wodoru i reakcji wydzielania tlenu. Zastosowanie nanocelulozy jako platformy do syntezy wysokowydajnych elektrokatalizatorów oraz opracowanie zaawansowanych struktur wymaga jeszcze zbadania.