Nuova svolta: MXene come nuovi catalizzatori per la produzione di idrogeno verde sostenibile

RomeUn gruppo internazionale di ricercatori guidato dalla chimica dell'HZB Michelle Browne ha fatto significativi progressi nel migliorare l'efficienza e la durata dei catalizzatori utilizzati per la reazione di evoluzione dell'ossigeno nella produzione di idrogeno verde. Aggiungendo idrossidi di rame e cobalto ai MXenes, un tipo di materiale a strati, il team ha creato un nuovo catalizzatore che supera i tradizionali catalizzatori a ossido metallico. Questi catalizzatori migliorati potrebbero essere utili negli elettrolizzatori per la scissione dell'acqua, avvicinandoci a un combustibile a idrogeno sostenibile.

MXeni sono costituiti da metalli come titanio o vanadio combinati con elementi come carbonio o azoto, risultando in un'ampia superficie interna. Questa caratteristica li rende estremamente versatili per diverse applicazioni, dall'accumulo di energia alla catalisi. Le proprietà che rendono i MXeni adatti includono:

• Elevata superficie interna
• Eccezionale capacità di immagazzinamento della carica
• Flessibilità nelle modifiche chimiche

Il team ha scoperto che i catalizzatori MXene, realizzati attraverso un processo speciale, risultavano superiori agli ossidi di nichel sia in termini di efficienza che di durabilità. Gli ossidi di nichel si degradano rapidamente in ambienti alcalini e non conducono bene l'elettricità. Tuttavia, i catalizzatori MXene non si sono degradati affatto e hanno addirittura migliorato le loro performance con l'uso continuo.

La stabilità e le prestazioni di questi materiali sono state confermate attraverso rigorosi test svolti presso BESSY II in Germania e il Synchrotron Soleil in Francia. Sono state impiegate tecniche come la microscopia elettronica a scansione (SEM/TEM), la diffrazione a raggi X (XRD) e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS). Questi esami hanno rivelato differenze significative tra le superfici esterne e interne degli MXenes, spiegando l’elevata efficacia dei catalizzatori migliorati.

Questa ricerca potrebbe portare a enormi vantaggi. Con l'aumento della domanda di energia rinnovabile, nuovi ed efficienti elettrolizzatori potrebbero rivoluzionare la produzione di idrogeno verde. Questi progressi potrebbero rendere l'uso dell'idrogeno come fonte d'energia pulita più diffuso e accessibile.

Il team prosegue la sua collaborazione con il Trinity College di Dublino e l'Università di Tecnologia Chimica di Praga. Stanno esplorando nuovi tipi di MXene e testando questi materiali in elettrolizzatori standard in funzione continua. Questa ricerca potrebbe portare a metodi efficienti e scalabili per la produzione di idrogeno verde, contribuendo a raggiungere la neutralità carbonica globale.