Un team del Consiglio Nazionale delle Ricerche – composto da ricercatori e ricercatrici dell’Istituto di cristallografia del Cnr di Bari (Cnr-Ic), dell’Istituto dei composti organometallici del Cnr di Firenze (Cnr-Iccom), e dell’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati del Cnr di Palermo (Cnr-Ismn) – ha progettato un catalizzatore a basso costo e ad alta efficienza per la produzione elettrolitica di idrogeno verde dall’acqua, che incapsula al suo interno una struttura di ossido di grafene.
Nel mondo, – spiega il CNR – vengono ogni anno prodotte circa 60 milioni di tonnellate di idrogeno: di queste 600.000 sono ottenute scindendo l’acqua per via elettrolitica su elettrodi in cui il materiale catalitico è il nickel, un metallo abbondante e a basso costo.
Quando l’elettricità impiegata nel processo è derivata da fonti rinnovabili come il sole, l’acqua e il vento, si ottiene l’idrogeno “verde”, che poi riconvertito in acqua nelle celle a combustibile idrogeno rende disponibile l’energia accumulata in modo programmabile.
Per questo, l’elettrolisi a basso costo è considerata una delle tecnologie chiave della transizione energetica. Per abbassarne il costo, occorre fra l’altro sviluppare nuovi materiali catalitici più efficienti e durevoli.
In tale contesto, il team ha progettato un dispositivo completamente innovativo che incapsula una struttura di ossido di grafene all’interno, e non alla superficie, del reticolo cristallino di nanoparticelle a base di nickel. La speciale struttura planare del grafene interagisce in modo vantaggioso con il reticolo cristallino di nanoparticelle a base di nickel, determinando un aumento di efficienza e stabilità del catalizzatore.
La ricerca ha portato, inoltre, a sviluppare 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: in questo modo è stato possibile capire cosa accade, a livello atomico, all’interno di una cella elettrolitica.
