Idrogeno Verde: rivoluzione con il catalizzatore 'NiGraf' a base di Grafene

(Tecnologia) - Un'innovazione significativa arriva dall'Italia, promettendo di trasformare la produzione di idrogeno verde. Il nuovo catalizzatore, chiamato "NiGraf", sviluppato da un team di ricerca del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), sta definendo un nuovo standard per l'efficienza e la durata nella produzione elettrolitica di idrogeno dall'acqua.

Il "NiGraf" è il frutto di una collaborazione tra tre istituti del CNR: l'Istituto di cristallografia di Bari, l'Istituto dei composti organometallici di Firenze, e l'Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati di Palermo. Questo catalizzatore si distingue per la sua composizione unica che integra ossido di grafene all'interno di nanoparticelle di nickel. Tale struttura non solo potenzia l'efficienza del processo elettrolitico ma garantisce anche una maggiore stabilità, aspetto cruciale per l'industrializzazione della tecnologia.

Il processo di sviluppo di "NiGraf" ha incluso l'uso di tecniche all'avanguardia per osservare i cambiamenti atomici durante la reazione elettrolitica, grazie all'impiego di raggi X ad alta intensità presso il Brookhaven National Laboratory negli USA. Questa approfondita analisi ha permesso di ottimizzare la reazione a livello molecolare, migliorando significativamente le prestazioni del catalizzatore.

L'innovazione rappresentata da "NiGraf" potrebbe avere un impatto rivoluzionario non solo dal punto di vista tecnologico ma anche economico e ambientale. Attualmente, circa 600.000 tonnellate di idrogeno vengono prodotte annualmente tramite elettrolisi, processo che potrebbe diventare più accessibile e meno costoso grazie a "NiGraf". Utilizzando elettricità derivata da fonti rinnovabili, il processo produttivo non solo diventa ecologicamente sostenibile ma contribuisce anche alla riduzione dell'impronta di carbonio, favorendo la transizione verso un'economia a basse emissioni di CO2.

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: "In questo modo 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 per effetto cooperativo tra le due fasi cristalline", spiega Rocco Caliandro (Cnr-Ic), primo autore dello studio con Enrico Berretti (Cnr-Iccom). Il gruppo di ricerca, guidato da Cinzia Giannini (Cnr-Ic), era composto anche dai ricercatori Alessandro Lavacchi (Cnr-Iccom) e Mario Pagliaro (Cnr-Ismn).

Gli autori dello studio, finanziato dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) nell'ambito delle ricerche sull'idrogeno, sottolineano l'importanza di questo progresso non solo come avanzamento scientifico ma anche come stimolo per ulteriori ricerche e sviluppi nel campo. La collaborazione tra i diversi istituti del CNR dimostra l'efficacia di un approccio sinergico nella ricerca scientifica, essenziale per affrontare le sfide complesse della sostenibilità energetica.

"Questo risultato, reso possibile dalla collaborazione fra diversi Istituti del Cnr dimostra ancora una volta come siano i grandi progetti nazionali a poter dare alla ricerca italiana la massa critica necessaria a realizzare grandi progressi scientifici, e non semplice ricerca incrementale", concludono gli autori.