Scoperto il chip che abbatte i prezzi dell'idrogeno verde
L'iridio dei catalizzatori viene sostituito da 4 metalli più economici e diffusi. La scoperta grazie alla "megabiblioteca"
Uno dei problemi legati alla produzione di idrogeno verde riguarda l'iridio. È un materiale costosissimo e molto raro che, però, risulta necessario per il catalizzatore che serve avvia la reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER): quella che, a sua volta, produce appunto idrogeno verde.
Da oggi le cose potrebbero cambiare drasticamente. E la cosa bella è che in un solo pomeriggio di lavoro i ricercatori ella Northwestern University hanno spazzato via decenni di studi. Ma cosa è successo? Bisogna fare un passo indietro nel tempo.
La nuova "megabiblioteca"
Il prestigioso istituto americano con sede a Chicago ha inventato e realizzato una sorta di gigantesco elenco all'interno del quale sono catalogati tutti i nanomateriali del mondo. Per ognuno di questi materiali, in questa sorta di megabiblioteca, sono riportate le caratteristiche tecniche e le informazioni fondamentali.
Proprio utilizzando quella che è stata battezzata "megabiblioteca" i ricercatori della Northwestern University, in collaborazione con il Toyota Research Institute, hanno cercato di capire quali materiali potessero essere i più adatti come catalizzatori per la produzione di idrogeno.
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Fin da subito si è capito che erano quattro i metalli su cui concentrarsi poiché abbondanti, poco costosi e con le caratteristiche necessarie. A quel punto, gli scienziati hanno analizzato numerosissime combinazioni di questi quattro metalli: rutenio, cobalto, manganese e cromo. E qui la ricerca ha compiuto un altro importantissimo passo avanti.
Costi ridotti di 16 volte
Grazie alla megabiblioteca, i ricercatori hanno creato una matrice con centinaia di migliaia di minuscole punte piramidali, ognuna delle quali contenente una miscela precisa di sali metallici formati dai 4 metalli individuati.
"Si può pensare a ogni punta come a una piccola persona in un piccolo laboratorio", ha detto Chad A. Mirkin Northwestern University, autore senior dello studio e principale inventore della piattaforma megalibrary.
"Invece di avere una piccola persona che realizza una struttura alla volta, ci sono milioni di persone. Quindi, in pratica, si ha un intero esercito di ricercatori schierati su un chip".
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Il chip risultato più adatto conteneva 156 milioni di particelle con una combinazione precisa dei quattro metalli: un ossido di Ru52Co33Mn9Cr6.
"Il nostro catalizzatore ha in realtà un'attività leggermente superiore a quella dell'iridio e un'eccellente stabilità", ha affermato ancora Mirkin.
"Questo è raro perché spesso il rutenio è meno stabile. Ma gli altri elementi nella composizione stabilizzano proprio il rutenio".
Nei test a lungo termine, il nuovo catalizzatore ha funzionato per oltre 1.000 ore con elevata efficienza ed eccellente stabilità in un ambiente acido e aggressivo. È anche notevolmente più economico dell'iridio: circa un sedicesimo del costo.
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