Catalizzatori con nichel e indio per trasformare biomassa in idrogeno

Un gruppo di ricerca coordinato dall’Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche Giulio Natta del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Milano (Cnr-Scitec) ha sviluppato un catalizzatore a base di nichel e indio, capace di convertire composti derivati dalla biomassa in idrogeno verde. Lo apparecchio offre una stabilità comparabile a quella dei costosi metalli nobili, tradizionalmente utilizzati per tale scopo. Lo avanzamento rappresenta un importante passo verso la produzione di idrogeno sostenibile, riducendo la dipendenza da materiali rari e costosi. Allo studio hanno partecipato anche l’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici (Cnr-Iccom) e l’Istituto per i Processi Chimico-Fisici (Cnr-Ipcf), entrambi con sede a Pisa, l’Università di Pavia e lo European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble, in Francia. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Applied Catalysis B: Environment and Energy. 

Indio per proteggere il nichel

Grazie a sofisticate analisi ai raggi X con luce di sincrotrone, condotte presso la facility di Grenoble mentre il catalizzatore era in funzione, il team ha scoperto che l’indio svolge un ruolo cruciale nel proteggere il nichel dalla formazione di depositi di carbonio, il principale responsabile della perdita di efficienza nei catalizzatori tradizionali. “Nei catalizzatori classici, privi di indio, il nichel tende a interagire con i composti della biomassa, formando residui di carbonio che, accumulandosi sulla superficie del catalizzatore, ne bloccano progressivamente l’attività,” spiega Filippo Bossola, Ricercatore di Cnr-Scitec. “Questo fenomeno riduce drasticamente la durata del catalizzatore e rende il processo meno sostenibile dal punto di vista economico.” “L’integrazione di queste analisi sperimentali con modelli atomistici predittivi, strumenti computazionali che simulano il comportamento di materiali e molecole a livello atomico, ha permesso di comprendere a fondo il meccanismo di stabilizzazione: l’indio agisce come una barriera protettiva, impedendo la deposizione del carbonio e garantendo una maggiore durata ed efficienza del catalizzatore,” continua Bossola. “Poter osservare i catalizzatori in azione è fondamentale per comprendere il ruolo dell’indio nel migliorare la stabilità del catalizzatore a base di nichel. Questa scoperta apre la strada allo sviluppo di nuove strategie che potrebbero rivoluzionare la produzione di idrogeno da biomassa, contribuendo così alla transizione verso un’energia più pulita e sostenibile,” conclude il ricercatore. Lo studio è stato svolto nel contesto dei progetti “MASE - POR H2 AdP project, funded by the EU PNRR, Mission 2, Component 2, Investment 3.5 "Research and development on hydrogen,” “MASE - Mission Innovation POA 2021–2023 - Hydrogen Demo Valley: Infrastrutture Polifunzionali Per La Sperimentazione e Dimostrazione delle Tecnologie dell’idrogeno” e “European Union’s Horizon 2020 MSCA-ITN Bimetallic catalyst knowledge-based development for energy applications.”

Fonte: CNR