Uno studio recentemente pubblicato sulla rivista
Cell Reports Physical Science descrive lo sviluppo di un innovativo catalizzatore a basso costo e ad alta efficienza chiamato
NiGraf per la produzione di idrogeno elettrolitico dall'acqua. Il risultato è frutto del lavoro di un team di ricercatori del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr), provenienti dall'Istituto di Cristallografia di Bari (Cnr-Ic), dall'Istituto dei Composti Organometallici di Firenze (Cnr-Iccom) e dall'Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati di Palermo (Cnr-Ismn).
Il team ha progettato un dispositivo innovativo che incapsula una struttura di ossido di grafene all'interno del reticolo cristallino di nanoparticelle a base di nickel. Spiega
Rocco Caliandro (Cnr-Ic), primo autore dello studio insieme a
Enrico Berretti (Cnr-Iccom): "In questo modo, la speciale struttura planare del grafene interagisce vantaggiosamente con il reticolo cristallino delle nanoparticelle a base di nickel, aumentando l'efficienza e la stabilità del catalizzatore grazie all'effetto cooperativo tra le due fasi cristalline". Il gruppo di ricerca, guidato da
Cinzia Giannini (Cnr-In), comprendeva anche
Alessandro Lavacchi (Cnr-Iccom) e
Mario Pagliaro (Cnr-Ismn).
Inoltre, il team ha sviluppato un nuovo metodo per studiare il catalizzatore in condizioni operative utilizzando il fascio di raggi X ad alta intensità dell'acceleratore del Brookhaven National Laboratory, negli Stati Uniti. Questo ha permesso di comprendere cosa accade a livello atomico all'interno di una cella elettrolitica, offrendo importanti indicazioni per lo sviluppo di nuovi elettrocatalizzatori per la produzione di idrogeno dall'acqua.
Elettrolisi a costi ridotti
Ogni anno, nel mondo, vengono prodotte circa 60 milioni di tonnellate di idrogeno, di cui 600.000 attraverso l'elettrolisi dell'acqua su elettrodi di nickel, un metallo abbondante e a basso costo. Quando l'elettricità utilizzata nel processo proviene da fonti rinnovabili come il sole, l'acqua e il vento, si ottiene idrogeno "verde". Questo idrogeno, una volta riconvertito in acqua nelle celle a combustibile, rende disponibile l'energia accumulata in modo programmabile. L'elettrolisi a basso costo è quindi considerata una tecnologia chiave per la transizione energetica, e per abbassarne il costo è fondamentale sviluppare nuovi materiali catalitici più efficienti e duraturi.
Gli studi sono stati finanziati dal Pnrr nell'ambito delle ricerche sull'idrogeno. "Questo risultato, reso possibile dalla collaborazione tra diversi istituti del Cnr, dimostra come i grandi progetti nazionali possano fornire alla ricerca italiana la massa critica necessaria per realizzare significativi progressi scientifici, non semplicemente incrementali", concludono gli autori.
Fonte: CNR
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