Scoperto un innovativo catalizzatore nigraf per l’idrogeno verde dal cnr

Recentemente, la rivista “Cell Reports Physical Science” ha pubblicato una scoperta significativa che promette di rivoluzionare la produzione di idrogeno. Un team di ricercatori del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr), composto da esperti di tre diversi istituti, ha sviluppato un nuovo catalizzatore a basso costo e ad alta efficienza, denominato “NiGraf”. Questa innovazione è di particolare rilevanza per la produzione elettrolitica di idrogeno dall’acqua, un processo che sta guadagnando sempre più attenzione nel contesto della transizione energetica globale.

Il team di ricerca, guidato da Cinzia Giannini dell’Istituto di Cristallografia del Cnr di Bari, include anche Alessandro Lavacchi dell’Istituto dei Composti Organometallici del Cnr di Firenze e Mario Pagliaro dell’Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati del Cnr di Palermo. La loro scoperta non si limita solo alla creazione di un nuovo catalizzatore, ma si estende anche allo sviluppo di un metodo innovativo per studiare il comportamento del “NiGraf” a livello atomico in condizioni operative reali, all’interno di una cella elettrolitica. Questo è stato possibile grazie all’utilizzo del fascio di raggi X ad alta intensità dell’acceleratore del “Brookhaven National Laboratory” negli Stati Uniti.

L’importanza dell’idrogeno verde

L’idrogeno è considerato una delle alternative più promettenti per ridurre le emissioni di carbonio e affrontare il cambiamento climatico. Attualmente, circa 60mila delle 60 milioni di tonnellate di idrogeno prodotte ogni anno nel mondo provengono da processi elettrolitici in cui il nickel è il materiale catalitico principale. Questo metallo è noto per la sua abbondanza e basso costo, rendendolo un candidato ideale per una produzione di idrogeno più sostenibile.

Quando l’energia elettrica necessaria per il processo di elettrolisi proviene da fonti rinnovabili, come il sole, l’acqua e il vento, si ottiene quello che viene definito “idrogeno verde”. Questo tipo di idrogeno può poi essere riconvertito in energia nelle celle a combustibile, permettendo di immagazzinare energia in modo programmabile. L’elettrolisi a basso costo è dunque una delle tecnologie chiave per la transizione energetica, e la ricerca continua a focalizzarsi sulla necessità di sviluppare materiali catalitici più efficienti e durevoli.

La scoperta del NiGraf

Il nuovo catalizzatore “NiGraf” rappresenta un passo avanti significativo in questo senso. La sua struttura è caratterizzata dall’incapsulamento dell’ossido di grafene all’interno del reticolo cristallino delle nanoparticelle a base di nickel. Questo approccio innovativo non solo migliora l’efficienza del processo di elettrolisi, ma consente anche una maggiore stabilità del catalizzatore nel tempo. Rocco Caliandro ed Enrico Berretti, primi autori dello studio, hanno sottolineato che i metodi sviluppati per far interagire la speciale struttura del grafene con il reticolo di nickel hanno un valore generale per la progettazione di nuovi elettrocalizzatori.

Questa scoperta si inserisce nel contesto delle ricerche finanziate dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (Pnrr), evidenziando l’importanza della collaborazione tra diversi istituti di ricerca. Giannini, Lavacchi e Pagliaro hanno affermato che il successo di questa scoperta dimostra come i grandi progetti nazionali possano fornire alla ricerca italiana la massa critica necessaria per ottenere significativi progressi scientifici, piuttosto che limitarsi a una ricerca incrementale.

Implicazioni future

La scoperta del NiGraf e il metodo innovativo per studiarne il comportamento a livello atomico potrebbero avere implicazioni significative per il futuro della produzione di idrogeno. Con l’aumento della domanda di energia pulita e sostenibile, l’idrogeno verde si sta affermando come una delle soluzioni più promettenti per affrontare le sfide energetiche del futuro. La capacità di produrre idrogeno in modo economico e sostenibile potrebbe trasformare il modo in cui gestiamo l’energia e contribuire a una riduzione delle emissioni di gas serra.

Inoltre, il progresso nella comprensione dei materiali catalitici potrebbe aprire la strada a ulteriori scoperte e innovazioni nel campo delle energie rinnovabili. L’interesse crescente per l’idrogeno come vettore energetico pulito offre opportunità per nuovi sviluppi tecnologici, non solo in Italia ma a livello globale. La ricerca continua a essere fondamentale per affrontare le sfide legate alla transizione energetica e all’implementazione delle soluzioni sostenibili necessarie per un futuro a basse emissioni di carbonio.

In questo contesto, il contributo del Cnr e dei suoi ricercatori nel campo dell’idrogeno verde è innegabile e rappresenta un esempio di come la ricerca scientifica possa influenzare positivamente non solo il settore energetico, ma anche l’economia e l’ambiente nel suo complesso.