Ilaria Rosella Pagliaro Come la ricerca innovativa dell'IIT di Genova sta portando una rivoluzione nella mobilità ecologica, sviluppando un metodo più sostenibile per la produzione di idrogeno attraverso un catalizzatore economico e di alta efficienza
©IIT
Quando si parla di mobilità ecologica, sappiamo tutti che ci sono due correnti principali: le auto elettriche a batteria e quelle a idrogeno con celle a combustibile. Le auto elettriche sono oggi le più diffuse nel mercato, ma l’idrogeno si propone come una soluzione ancora più verde. Considerato il carburante del domani, l’idrogeno si può ottenere con vari metodi, non tutti “verdi”. In questo scenario, i ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova hanno messo a punto una nuova tecnica per produrre idrogeno in modo più sostenibile, con l’obiettivo di offrire un’alternativa più ecologica ai combustibili fossili.
L’elettrolisi dell’acqua è un processo chiave nella produzione di idrogeno verde. Durante questo processo, i catalizzatori sono impiegati per accelerare le reazioni chimiche. I catalizzatori convenzionali sono tipicamente a base di platino, un metallo raro e costoso. Per rendere l’idrogeno un’opzione più competitiva, i ricercatori dell’IIT di Genova, in collaborazione con BeDimensional SpA, hanno utilizzato un sistema ad energia solare per l’elettrolisi dell’acqua combinato con l’uso del rutenio, un’alternativa molto più economica rispetto al platino, come spiegato da Yong Zuo, Michele Ferri e il gruppo di nanochimica dell’IIT:
Nel nostro studio abbiamo dimostrato come sia possibile massimizzare l’efficienza di una tecnologia solida e ben sviluppata, nonostante un investimento iniziale leggermente superiore a quello necessario per un elettrolizzatore standard. Questo perché stiamo utilizzando un metallo prezioso come il rutenio.
Cinque volte più economico del platino
Questo innovativo catalizzatore è stato sperimentato in condizioni industriali. Da notare che il costo di questo nuovo materiale è circa un quinto inferiore rispetto al platino. Tuttavia, la sfida principale è stata l’uso del rutenio al posto del platino, poiché l’intenso legame tra il rutenio e l’idrogeno riduceva l’efficienza del sistema.
Per superare questa problematica, i ricercatori hanno sviluppato un elettrodo in biossido di titanio amorfo, ricoperto da una struttura di rutenio e rame. Questa innovazione ha permesso di diminuire la quantità di rutenio necessaria a soli 40 mg/kW, rispetto a un grammo di platino per chilowattora richiesto dalle tecniche di elettrolisi tradizionali, come spiegato Sebastiano Bellani e Marilena Zappia di BeDimensional, coinvolti nella scoperta:
Abbiamo eseguito analisi e test elettrochimici in condizioni industrialmente significative che ci hanno permesso di valutare l’attività catalitica dei nostri materiali. Inoltre, le simulazioni teoriche ci hanno permesso di comprendere il comportamento catalitico delle nanoparticelle di rutenio a livello molecolare; in altre parole, il meccanismo di scissione dell’acqua sulle loro superfici. Combinando i dati dei nostri esperimenti con ulteriori parametri di processo, abbiamo effettuato un’analisi tecnico-economica che ha dimostrato la competitività di questa tecnologia, rispetto agli elettrolizzatori all’avanguardia.
I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in prestigiose riviste scientifiche, tra cui Nature Communications e Journal of the American Chemical Society. Gli studiosi hanno condotto analisi elettrochimiche, simulazioni teoriche e test in ambiente industriale per validare l’efficacia e la praticabilità del loro metodo. Hanno scoperto che il loro approccio potrebbe sostenere la transizione energetica, permettendo la produzione di idrogeno con basso impatto di carbonio e a costi ridotti.
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Fonte: IIT
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