OronzoUn team multidisciplinare di ricercatori del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) ha compiuto un significativo passo avanti nella produzione elettrolitica di idrogeno dall’acqua. Il risultato del loro lavoro, pubblicato sulla rivista Cell Reports Physical Science, riguarda lo sviluppo di un innovativo catalizzatore denominato NiGraf, caratterizzato da alta efficienza e basso costo. Questo progresso promette di migliorare la sostenibilità della produzione di idrogeno, elemento cruciale per la transizione energetica globale.
Una Struttura Innovativa Basata su Nickel e Grafene
Il catalizzatore NiGraf rappresenta un approccio completamente nuovo nel design dei materiali per l’elettrolisi dell’acqua. Il team di ricerca ha progettato un dispositivo in cui una struttura di ossido di grafene viene integrata all’interno del reticolo cristallino di nanoparticelle a base di nickel. Questa innovativa configurazione, contrariamente ai metodi convenzionali che utilizzano il grafene solo in superficie, permette un’interazione ottimale tra le due fasi cristalline.
“In questo modo, la speciale struttura planare del grafene interagisce in modo vantaggioso con il reticolo cristallino delle nanoparticelle di nickel, determinando un aumento di efficienza e stabilità del catalizzatore grazie a un effetto cooperativo,” spiega Rocco Caliandro (Cnr-Ic), primo autore dello studio insieme a Enrico Berretti (Cnr-Iccom). Il progetto è stato coordinato da Cinzia Giannini (Cnr-In) e ha coinvolto i ricercatori Alessandro Lavacchi (Cnr-Iccom) e Mario Pagliaro (Cnr-Ismn).
Studio Operativo con Tecnologia Avanzata
Un elemento distintivo della ricerca è stato lo sviluppo di un metodo innovativo per studiare il catalizzatore in condizioni operative. Utilizzando il fascio di raggi X ad alta intensità dell’acceleratore del Brookhaven National Laboratory, negli Stati Uniti, gli scienziati sono riusciti a osservare i cambiamenti atomici all’interno di una cella elettrolitica durante il funzionamento. Questo approccio ha permesso di comprendere meglio l’evoluzione del comportamento del catalizzatore su scala atomica, un passo fondamentale per ottimizzare future generazioni di elettrocatalizzatori.
Idrogeno Verde e Transizione Energetica
Ogni anno vengono prodotte circa 60 milioni di tonnellate di idrogeno, di cui solo 600.000 tonnellate sono ottenute mediante elettrolisi dell’acqua. L’elettrolisi su elettrodi a base di nickel, un metallo abbondante e a basso costo, rappresenta una delle tecnologie più promettenti per ottenere idrogeno “verde” quando l’energia utilizzata nel processo proviene da fonti rinnovabili come sole, vento e acqua.
L’idrogeno verde è considerato un pilastro della transizione energetica, poiché consente di accumulare e rilasciare energia in modo programmabile. Tuttavia, per aumentarne l’utilizzo su larga scala, è necessario ridurre i costi del processo e sviluppare materiali catalitici più efficienti e durevoli, come il NiGraf.
Il Ruolo del PNRR nella Ricerca Italiana
Il progetto è stato finanziato dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), nell’ambito delle iniziative strategiche legate alla ricerca sull’idrogeno. “Questo risultato, reso possibile dalla collaborazione fra diversi Istituti del Cnr, dimostra come siano i grandi progetti nazionali a fornire alla ricerca italiana la massa critica necessaria per realizzare progressi scientifici significativi, andando oltre la semplice ricerca incrementale,” sottolineano gli autori dello studio.
Prospettive Future
Il successo di NiGraf non solo apre nuove strade per la produzione di idrogeno sostenibile, ma rappresenta anche un esempio del potenziale della ricerca multidisciplinare e collaborativa. La speranza è che sviluppi come questo possano accelerare l’adozione di tecnologie innovative per affrontare le sfide climatiche e energetiche del futuro.
