“… un innovativo catalizzatore a basso costo e ad alta efficienza per la produzione elettrolitica di idrogeno dall’acqua, denominato “Nigraf”.

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Idrogeno verde:
il catalizzatore dal “cuore di grafene” più efficiente e durevole

Frutto della ricerca di tre Istituti del Consiglio nazionale delle ricerche, è un innovativo catalizzatore a basso costo e ad alta efficienza per la produzione elettrolitica di idrogeno dall’acqua, denominato “Nigraf”. Descritto su Cell Reports Physical Science, incapsula al suo interno una struttura di ossido di grafene

E’ pubblicato sulla rivista Cell Reports Physical Science lo studio relativo alla messa a punto di un nuovo catalizzatore a basso costo ed alta efficienza denominato “NiGraf” per la produzione elettrolitica di idrogeno dall’acqua, frutto di un team del Consiglio nazionale delle ricerche composto da ricercatori e ricercatrici dell’Istituto di cristallografia del Cnr di Bari (CNR-IC), dell’Istituto dei composti organometallici del Cnr di Firenze (CNR-ICCOM), e dell’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati del Cnr di Palermo (CNR-ISMN).

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).

La ricerca ha portato, inoltre, a sviluppare un nuovo metodo 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: in questo modo è stato possibile capire cosa accade, a livello atomico, all’interno di una cella elettrolitica, comprendendo l’evoluzione del suo comportamento su scala atomica. Un passo, questo, molto importante per lo sviluppo di nuovi elettrocalizzatori per la produzione di idrogeno dall’acqua.

Nel mondo, vengono ogni anno prodotte circa 60 milioni di tonnellate di idrogeno: di queste  600.000 sono ottenute scindendo l’acqua per via elettrolitica su elettrodi in cui il materiale catalitico è il nickel, un metallo abbondante e a basso costo. Quando l’elettricità impiegata nel processo è derivata da fonti rinnovabili come il sole, l’acqua e il vento, si ottiene l’idrogeno “verde”, che poi riconvertito in acqua nelle celle a combustibile idrogeno rende disponibile l’energia accumulata in modo programmabile. Per questo, l’elettrolisi a basso costo è considerata una delle tecnologie chiave della transizione energetica. Per abbassarne il costo, occorre fra l’altro sviluppare nuovi materiali catalitici più efficienti e durevoli.

Gli studi sono stati finanziati dal Pnrr nell’ambito della progettualità delle ricerche sull’idrogeno. “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.

La scheda

Chi: Istituto di cristallografia del Consiglio nazionale delle ricerche di Bari (Cnr-Ic); Istituto dei composti organometallici del Consiglio nazionale delle ricerche di Firenze (Cnr-Iccom); Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati del Consiglio nazionale delle ricerche di Palermo (Cnr-Ismn).

Che cosa: Rocco Caliandro, Enrico Berretti, Maria V. Pagliaro, Rosaria Ciriminna, Vincenzo Mangini, Cinzia Giannini, Alessandro Lavacchi, Mario Pagliaro, “Structural dynamics of a nickel electrocatalyst during water splitting observed via operando pair distribution function”, Cell Reports Physical Science 5 (2024) 102341. https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.102341

[* N.d.R.> Documentazione/ Link/ Indirizzi presenti nella nota CNR originale e/o disponibili sui siti segnalati **]

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Da/ Fonte/ Titolare»
CNR
Comunicato stampa - DocumentazioneN. 92/2024
Roma, 19 dicembre 2024


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Estratto

Fonte dei dati, informazioni, procedure e documenti sono reperibili presso siti web/portali, esterni, ai link *»

CNR_Consiglio nazionale delle ricerche
www.cnr.it

CNR-IC_Istituto di cristallografia
https://www.ic.cnr.it/

CNR-ICCOM_Istituto dei composti organometallici
http://www.iccom.cnr.it/it/home/

CNR-ISMN_Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati
https://www.ismn.cnr.it/


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Link/siti
esterni non collegati

^Fonte» CNR» Cmn-Dcm_19Dic2024=RS_2024-12-21»
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