La struttura superficiale delle foglie dei fichi d'india ispira la realizzazione di un nuovo catalizzatore per l'elettrolisi a base di semplice nichel
Nanotecnologia e design bio-ispirato aiutano a produrre idrogeno senza platino
(Rinnovabili.it) – La chiave per un’economia dell’idrogeno verde forte e sana? La realizzazione di elettrocatalizzatori efficienti, sostenibili ed economici. Peccato che attualmente i dispostivi più bravi a spezzare le molecole d’acqua richiedano platino come catalizzatore, un metallo prezioso caratterizzato da una accesa volatilità dei prezzi e da una fornitura globale legata al 70% al solo Sud Africa. Ma produrre idrogeno verde senza platino è possibile e il come lo ha dimostrato un gruppo di ingegneri dell’Università del Texas a El Paso.
Gli scienziati hanno sintetizzato un nuovo materiale catalizzatore a base del più economico nichel ma in grado di dividere l’acqua in modo altrettanto efficiente. Il segreto del successo? Essersi fatti ispirare da madre natura. Di per sé, infatti, il nichel non vanta grandi capacità per la reazione di evoluzione dell’idrogeno: è lento e decisamente meno efficace del platino.
Per migliorarne le prestazioni gli ingegneri hanno aumentato la superficie catalitica attiva. L’idea è arrivata quasi casualmente osservando alcune piante di fico d’india. “Ogni giorno passavo davanti a questa stessa pianta”, spiega il ricercatore Navid Attarzadeh. “E ho iniziato a collegarla al nostro problema del catalizzatore. Ciò che ha attirato la mia attenzione è stata la grandezza delle foglie e dei frutti rispetto ad altre piante del deserto: il fico d’india ha una superficie straordinaria”.
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Imitando il fico d’india per un’elettrolisi più economica
Come altri cactus, i fichi d’india hanno grandi spine che crescono dai tubercoli sui loro steli. Ma queste succulente possiedono anche grappoli di spine sottili, minuscole e appuntite chiamate glochidi, la cui speciale microstruttura permette di raccogliere facilmente l’umidità dall’aria.
Ispirato da questa architettura naturale, il team ha progettato un catalizzatore 3D a base di nichel “a forma di fico d’india”. Nel dettaglio gli ingegneri hanno strutturato la superficie del catalizzatore su scala nanometrica in maniera da renderla più ampia e permetterle di ospitare un numero maggiore di reazioni elettrochimiche. E di conseguenza di produrre idrogeno senza platino ma in quantità altrettanto elevate.
“Abbiamo testato ripetutamente la capacità del catalizzatore di dividere l’acqua e abbiamo ottenuto buoni risultati”, ha affermato il professor Ramana Chintalapalle che ha guidato lo studio. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su ACS Applied Materials & Interfaces (testo in inglese).
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