Platino troppo costoso? Il nuovo catalizzatore riduce il costo delle celle a combustibile

L'Imperial College London ha sviluppato una cella a combustibile a idrogeno che utilizza un catalizzatore fatto di ferro invece del raro e costoso platino, riducendo il costo delle celle a combustibile a idrogeno. La tecnologia consente l'impiego diffuso di combustibili a idrogeno e alla fine metterà il mondo sulla strada dell'azzeramento delle emissioni nette riducendo le emissioni di gas serra.

Le celle a combustibile a idrogeno convertono l'idrogeno in elettricità con l'unico sottoprodotto che è il vapore acqueo, il che le rende un'interessante alternativa ecologica, soprattutto per l'industria automobilistica. Tuttavia, il loro uso diffuso è stato in parte ostacolato dal costo di uno dei componenti principali. Per facilitare le reazioni che generano elettricità, le celle a combustibile si affidano a catalizzatori in platino, che sono costosi e scarsi.

Il ricercatore capo, il professor Anthony Kousenak, del Dipartimento di chimica dell'Imperial, ha dichiarato: "Attualmente, circa il 60 percento del costo di una singola cella a combustibile proviene da catalizzatori al platino. Perché le celle a combustibile siano un'alternativa davvero praticabile ai combustibili fossili, dobbiamo portare costi bassi".

Ora, un team europeo guidato da ricercatori dell'Imperial College di Londra ha creato un catalizzatore che utilizza solo ferro, carbonio e azoto, un materiale economico e facilmente disponibile, e ha dimostrato che può essere utilizzato per far funzionare combustibili ad alta potenza. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Catalysis il 25.

In questo nuovo catalizzatore, tutto il ferro viene disperso in una matrice di carbonio conduttivo sotto forma di singoli atomi. Tutti gli atomi al suo interno sono raggruppati insieme, rendendolo più reattivo. Queste proprietà significano che il ferro facilita le reazioni necessarie nelle celle a combustibile ed è un buon sostituto del platino. Nei test di laboratorio, il team ha dimostrato che in un vero sistema a celle a combustibile, le prestazioni del catalizzatore di ferro a atomo singolo si avvicinano a quelle dei catalizzatori a base di platino.

Inoltre, il metodo sviluppato dal team potrebbe essere applicabile anche ad altre applicazioni oltre alle celle a combustibile, come le reazioni chimiche che utilizzano l'ossigeno atmosferico anziché i costosi ossidanti chimici come reagenti e il trattamento delle acque reflue che utilizza l'aria per rimuovere gli inquinanti nocivi.

L'autore principale, il dott. Assad Mahmood, del Dipartimento di chimica dell'Imperial, ha dichiarato: "Abbiamo sviluppato un nuovo metodo per creare una gamma di catalizzatori a 'atomo singolo', che forniscono la base per una nuova gamma di chimica ed elettrochimica. Il processo offre opportunità In particolare, abbiamo utilizzato un metodo sintetico chiamato "transmetallazione" che evita la formazione di ammassi di ferro durante la sintesi. Questo processo può essere utile ad altri scienziati che cercano di rendere benefici catalizzatori simili".