Sviluppato un nuovo materiale: potrebbe trasformare l'acqua in combustibile a idrogeno

Sviluppato un nuovo materiale: potrebbe trasformare l'acqua in combustibile a idrogeno
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Rompere i legami tra ossigeno e idrogeno nell'acqua potrebbe essere una chiave per la creazione di idrogeno in modo sostenibile, ma trovare una tecnica economicamente valida per questa operazione si è rivelato difficile.

Nella rivista Angewandte Chemie, i ricercatori dell'Università dell'Illinois riferiscono di un materiale elettrocatalitico ottenuto dalla miscelazione di composti metallici con una sostanza chiamata acido perclorico.

Gli elettrolizzatori, ovvero un tipo particolare di celle elettrochimiche capaci di convertire energia elettrica in energia chimica, usano l'elettricità per rompere le molecole d'acqua in ossigeno e idrogeno. Il più efficiente di questi dispositivi utilizza acidi corrosivi e materiali per elettrodi costituiti da ossido di iridio o ossido di rutenio. L'ossido di iridio è il più stabile dei due, ma l'iridio è uno degli elementi meno abbondanti sulla Terra, quindi i ricercatori sono alla ricerca di un materiale alternativo e più facilmente reperibile.

"Gran parte del lavoro precedente è stato eseguito con elettrolizzatori prodotti da due soli elementi: un metallo e l'ossigeno", ha affermato Hong Yang, co-autore e professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso l'università dell'illinois. "In uno studio recente, abbiamo scoperto che se un composto ha due elementi metallici come ittrio e rutenio, e ossigeno, il tasso di scissione dell'acqua aumenta ".

I ricercatori hanno scoperto che quando hanno usato l'acido perclorico come catalizzatore e lasciato reagire la miscela adducendo calore, la natura fisica del prodotto è cambiata.

"Il materiale è diventato più poroso e ha anche una nuova struttura cristallina, diversa da tutti i catalizzatori solidi che abbiamo fatto prima", ha detto Jaemin Kim, l'autore principale dell'esperimento. Il nuovo materiale poroso sviluppato dal team, può scindere le molecole d'acqua ad un tasso superiore rispetto all'attuale standard del settore.

In merito alla struttura porosa Yang aggiunge: "Questi pori possono essere prodotti sinteticamente con modelli e sostanze di dimensioni nanometriche utilizzate per la produzione di ceramiche; tuttavia, non possono resistere alle condizioni di alta temperatura necessarie per produrre catalizzatori solidi di alta qualità".

Yang e il suo team hanno esaminato la struttura del loro nuovo materiale con un microscopio elettronico e hanno scoperto che risulta quattro volte più poroso del rutenato di ittrio sviluppato in uno studio precedente e ben tre volte quello dell'iridio e degli ossidi di rutenio utilizzati in commercio.

"È stato sorprendente scoprire che l'acido che abbiamo scelto come catalizzatore per questa reazione si è rivelato in grado di migliorare la struttura del materiale utilizzato per gli elettrodi", ha detto Yang. "Questa realizzazione è stata fortuita e molto preziosa per noi".

I prossimi passi per il gruppo sono di fabbricare un dispositivo più grande per ulteriori test e per continuare a migliorare la stabilità dell'elettrodo poroso in ambienti acidi, aggiunge Yang.

"La stabilità degli elettrodi nell'acido sarà sempre un problema, ma sentiamo di aver trovato qualcosa di nuovo e diverso rispetto ad altri lavori in quest'area", ha detto Yang. "Questo tipo di ricerca sarà abbastanza interessante per quanto riguarda la generazione di idrogeno per l'energia sostenibile in futuro".

Nota: L'immagine in copertina raffigura uno splendido esemplare di Gallio allo stato solido.

FONTE: phys
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