Uno studio, realizzato dall’Iccom-Cnr insieme a un gruppo di ricerca internazionale, rivela un nuovo metodo che rende più economica la produzione di auto a idrogeno grazie alla riduzione, fino a 50 volte, della quantità di platino nei catalizzatori delle celle a combustibile.
Il nuovo metodo che potrebbe dare la spinta necessaria a sviluppare la produzione di auto a idrogeno permette di plasmare il platino in forma di nanofili con superfici irregolari dentellate arrivando così a ridurre di 50 volte la quantità di metallo impiegata nei catalizzatori delle celle a combustibile a idrogeno, rendendo più semplice ed economica l’applicazione di questa tecnologia per gli autoveicoli.
Il gruppo di ricerca internazionale che ha pubblicato l’innovativo studio sulla prestigiosa rivista Science era costituito dall’Istituto di chimica dei composti organometallici del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa (Iccom-Cnr), dalla University of California di Los Angeles, dal California Institute of Technology, dalla Tsinghua University, dall’Accademia delle scienze Cinese, dalla California State University, dalla Northeastern University e dal Lawrence Berkley National Laboratory.
Lo studio è stato finanziato dal Dipartimento dell’Energia (DoE) e dalla National Science Foundation (Nsf) statunitensi, ma le sue basi teoriche sono riportate in uno studio precedente, realizzato in collaborazione con alcuni degli attuali co-autori e reso possibile da una Short-Term Mobility del Cnr.
“Il metodo mostra come, plasmando il platino in forma di fili di dimensioni nanometriche con struttura irregolare dentellata, si creano nuovi tipi di siti catalitici altamente attivi, che riducono le barriere di energia che devono essere superate nelle reazioni elettrochimiche di riduzione dell’ossigeno, accelerandole e aumentando così l’efficienza catalitica” afferma Alessandro Fortunelli dell’Iccom-Cnr di Pisa, coautore dello studio “Questo, assieme alla dimensione nanometrica dei fili, che presentano più atomi di platino in superficie anziché all’interno della struttura, fa sì che la quantità di questo metallo prezioso e raro, necessaria per realizzare una cella a idrogeno, si riduca di 50 volte rispetto ai catalizzatori attuali. In questo modo si abbattono molto i costi e in linea di principio, vista l’abbondanza naturale di platino, diventa più fattibile la diffusione a livello globale di celle a idrogeno”.
Le celle a idrogeno sono dispositivi in cui si realizza la reazione controllata di idrogeno e ossigeno per produrre elettricità, generando solo acqua pura come sottoprodotto.
Si tratta di una delle tecnologie più attraenti per risolvere il problema del trasporto su auto a idrogeno, evitando l’uso dei combustibili di origine fossile come la benzina e quindi l’emissione nell’atmosfera di prodotti della combustione quali anidride carbonica, responsabili di inquinamento e riscaldamento globale.
Le celle a idrogeno per funzionare hanno bisogno di catalizzatori, cioè di sostanze che accelerano le reazioni elettrochimiche, così da produrre l’energia necessaria con potenza sufficiente. Al momento i catalizzatori a base di platino sono gli unici che raggiungono efficienze vicine a quelle richieste, ma la quantità di metallo utilizzato è talmente elevata da renderne troppo costosa la diffusione.
Usando la tecnologia attualmente disponibile, il platino, pur abbondante in natura, non è sufficiente a consentire la realizzazione delle marmitte catalitiche a idrogeno che sarebbero necessarie. Le principali industrie automobilistiche investono circa duecento milioni di euro all’anno in ricerca per sviluppare auto a idrogeno e uno dei pochi problemi chiave da risolvere è appunto lo sviluppo di catalizzatori più efficienti.
