di Anna Rita Rossi
Un gruppo di ricercatori coreani ha sviluppato una tecnologia innovativa che consente la produzione di idrogeno verde in modo economicamente più vantaggioso e più rispettoso dell’ambiente, in grado di sostituire i costosi catalizzatori di metalli preziosi.
Messo a punto un catalizzatore di elettrolisi dell’acqua bifunzionale per la produzione di idrogeno verde di elevata purezza che permette la sostituzione contemporanea di platino e iridio, materie prime critiche e costose, con materiali più economici, rutenio, silicio e tungsteno (RuSiW).
La scoperta rivoluzionaria è di un gruppo congiunto coreano di ricerca, guidato dal Professore Jungki Ryu della Scuola di ingegneria energetica e chimica del National Institute of Science and Technology (UNIST), e dal Professor Dong-Hwa Seo del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), che ha pubblicato i risultati nell’articolo “Electrochemical Evolution of Ru-Based Polyoxometalates into Si,W-Codoped RuOx for Acidic Overall Water Splitting” pubblicato su Advanced Materials.
Inizialmente, il gruppo di ricerca si era concentrato sull’individuazione di materiali alternativi a quelli più costosi utilizzati nei catalizzatori tradizionali, e che fossero altrettanto stabili in condizioni acide. Così, hanno puntato la loro attenzione sul rutenio sia per il suo costo di produzione relativamente basso sia per le emissioni di gas serra notevolmente inferiori rispetto al platino e all’iridio, riscontrando tuttavia un’attività catalitica inferiore rispetto al platino e una stabilità minore rispetto all’iridio.
I ricercatori hanno però brillantemente superato tali limitazioni, sviluppando un catalizzatore con una struttura combinata di tungsteno, silicio e rutenio. L’unione di tali materiali ha permesso di ottenere sia un’attività più elevata nella reazione di sviluppo dell’idrogeno rispetto ai catalizzatori al platino attualmente in commercio sia di migliorare la stabilità (anche dopo oltre 100 ore di funzionamento), proteggendo il sito catalitico del rutenio con una sottile pellicola di tungsteno (5~10 nm di spessore).
“Lo sviluppo di questo catalizzatore a tre elementi è significativo in quanto ha il potenziale per sostituire contemporaneamente i costosi platino e iridio – ha affermato il Prof. Jungki Ryu dell’UNIST, autore corrispondente dell’articolo – Si prevede che verrà applicato a sistemi di produzione di idrogeno verde di elevata purezza, come gli elettrolizzatori PEM, poiché può essere sintetizzato facilmente e stabilmente anche in condizioni acide altamente corrosive”.
La ricerca ha ricevuto il sostegno della Korea Research Foundation, del Ministero della Scienza e dell’ICT (MSIT), del progetto Regional Innovation Leading Research Center (RLRC) e del National Supercomputing Center (KISTI), e si è avvalsa della collaborazione del Dr. Dasom Jean (Scuola di Ingegneria Energetica e Chimica dell’UNIST), del Dr. Dong Yon Kim (Dipartimento di Ingegneria dei Nuovi Materiali del KAIST) e del Dr. Hiongoo Kim (Scuola di Ingegneria Energetica e Chimica dell’UNIST), che hanno partecipato come principali autori.