Un team di scienziati australiani afferma di aver escogitato un modo economico ed efficiente per separare l’idrogeno dall’acqua, usando catalizzatori di ferro e nichel facilmente reperibili anziché i costosi e rari catalizzatori di rutenio, platino e iridio, favoriti dagli attuali produttori di idrogeno su larga scala.
“Particella Janus” è il termine impiegato per descrivere oggetti con dimensioni micro/nanometriche, e che presentano funzioni chimiche o polarità diverse alle loro estremità, dando quindi luogo ad un comportamento asimmetrico. Le particelle Janus trovato applicazioni in elettronica, nelle tecniche di imaging, nel campo bio-sensoristico e come emulsionanti.
Nell’articolo pubblicato su Nature Communications, il team ha affermato di essere riuscito a sostituire il costoso platino presente sul catalizzatore di carbonio usando un “catalizzatore di nanoparticelle Janus (vedi nota 1) con un’interfaccia di ossido di nichel-ferro” – e che il circuito risultante era stato in grado di dividere l’acqua con “per quanto ne sappiamo, la massima efficienza energetica (83,7 per cento) segnalata fino ad oggi.”
“Quello che abbiamo fatto è stato di rivestire gli elettrodi con il nostro catalizzatore per ridurre il consumo di energia”, afferma il professor Chuan Zhao della School of Chemistry dell’UNSW. “Su questo catalizzatore c’è una minuscola interfaccia su nanoscala, in cui ferro e nichel si incontrano a livello atomico, e che diventa il sito attivo per la scissione dell’acqua. È qui che l’idrogeno può essere diviso dall’ossigeno e catturato come combustibile, e l’ossigeno può essere rilasciato come rifiuto ecologico (vedi la fig. a)”.
Fig. a) Progettazione di interfaccia di nanoparticelle Ni-Fe (da Nature Communication).
Una rappresentazione schematica delle nanoparticelle di Nichel (Ni) e Ferro (Fe) e la sintesi di un interfaccia di nanoparticelle Ni-Fe Janus attraverso la formazione di micelle oleate. A sinistra l'illustrazione della scissione di acqua sull'interfaccia Ni-γ-Fe2-O3 in un mezzo alcalino.
“L’interfaccia in nanoscala cambia radicalmente la proprietà di questi materiali”, continua il professor Chuan Zhao. “I nostri risultati mostrano che il catalizzatore nichel-ferro può essere attivo quanto quello in platino per la generazione dell’idrogeno. Un ulteriore vantaggio è che l’elettrodo di ferro-nichel può catalizzare sia la generazione di idrogeno che di ossigeno. Sarà quindi possibile ridurre i costi di produzione dell’idrogeno, utilizzando elementi abbondanti sulla Terra, ma anche i costi di produzione del catalizzatore stesso”.
Resta da vedere come questo sviluppo possa influenzare il costo della produzione di idrogeno su larga scala e se paesi come l’Australia, dove il team di ricerca lavora, potranno creare abbastanza generatori di energia solare o eolica per essere esportatori di idrogeno veramente ecologico e su una scala che potrebbe abbattere significativamente i livelli di smog di capitali mondiali altamente inquinate.
Purtroppo, fino a quando il trasporto su gomma continuerà ad incontrare la strada per creare una catena di approvvigionamento internazionale di idrogeno ‘ecologico’, sembra giustificato un sano grado di scetticismo.
