Idrogeno green: un nuovo elettrodo prodotto dagli scarti del legno promette il suo ottenimento dall’acqua di mare

Gli scienziati di un tam proveniente da diverse università hanno raggiunto una svolta significativa nella produzione di idrogeno verde.

Hanno creato un nuovo tipo di elettrodo, chiamato elettrodo W-NiFeS/WC (solfuro di nichel-ferro (NiFe) drogato W/carbonio a base di legno), che presenta prestazioni molto buone nell’elettrolisi dell’acqua di mare.

L’elettrolisi è il processo di scissione dell’acqua di mare in idrogeno e ossigeno utilizzando l’elettricità; l’ultimo sviluppo potrebbe rivoluzionare questo processo, dando una spinta significativa all’energia sostenibile.

Questa ricerca è stata svolta dalla  Southern University of Science and Technology cinese, dall’University of New South Wales in Australia e , dalla Curtin University, sempre in Australia, ed è stata pubblicata sulla rivista Science Bulletin, affronta le sfide dell’elettrolisi dell’acqua di mare e mostra il potenziale del riutilizzo dei rifiuti di legno nei dispositivi elettrochimici.

Percorso verso la decarbonizzazione

L’elettrolisi dell’acqua di mare è considerata un metodo promettente per ridurre le emissioni di carbonio nel settore energetico. Si prevede che offrirà una fonte pulita e abbondante di idrogeno combustibile.

Nonostante il suo potenziale, problemi come la corrosione dell’anodo, le reazioni collaterali indesiderate e i catalizzatori costosi ne hanno ostacolato l’adozione diffusa.

L’elettrodo W-NiFeS/WC può affrontare questi problemi. Ha dimostrato un’attività e una stabilità superiori in entrambe le reazioni chiave necessarie per l’elettrolisi dell’acqua di mare: la reazione di evoluzione dell’ossigeno (OER) e la reazione di evoluzione dell’idrogeno (HER).

Le prestazioni dell’elettrodo derivano dalla sua struttura e dalla sua chimica uniche. La sua struttura porosa tridimensionale, derivata dal carbonio dei rifiuti di legno, offre un’ampia superficie per le reazioni e un efficiente trasferimento di carica. Le nanoparticelle W-NiFeS densamente ancorate migliorano ulteriormente le sue capacità.

La struttura del nuovo elettrodo, da Science Direct

“Le strutture di carbonio a base di legno (WC) hanno guadagnato attenzione come substrato ideale per questi materiali attivi, grazie alla loro natura porosa gerarchica e all’eccellente conduttività”, hanno detto i ricercatori nel comunicato stampa.

L’aggiunta di tungsteno al catalizzatore migliora le sue proprietà anticorrosione e la sua stabilità, garantendo la durata nell’acqua di mare.

Meccanismo di auto-guarigione e catalisi efficiente

Durante la reazione di evoluzione dell’ossigeno, questo elettrodo subisce un cambiamento strutturale che forma materiali anticorrosivi sulla sua superficie, il che aumenta la sua stabilità.

“In particolare, l’evoluzione strutturale in situ di W-NiFeS/WC nell’OER genera specie anticorrosive di tungstato e solfato sulla superficie degli ossidrossidi attivi di Ni/Fe”, ha spiegato Zhijie Chen, primo autore dello studio.

“Inoltre, il NiFeOOH decorato con W-NiFeS auto-evoluto può catalizzare HER in modo efficiente”, ha aggiunto Chen. Questo supporta ulteriormente la produzione di idrogeno.

Non solo l’elettrodo W-NiFeS/WC è efficace, ma è anche conveniente da produrre. Questo lo rende ideale per applicazioni su larga scala nell’elettrolisi dell’acqua di mare.

Ciò potrebbe contribuire a ridurre il costo dell’idrogeno verde, rendendolo un’alternativa competitiva ai combustibili fossili.

Questa ricerca evidenzia anche l’importanza di un’economia circolare. Trasformando i rifiuti di legno in preziosi catalizzatori, gli scienziati hanno dimostrato un modo sostenibile di produrre energia pulita.

Verso un futuro più verde

L’uso innovativo di strutture di carbonio derivate dai rifiuti di legno nel design dell’elettrodo apre le porte a ulteriori progressi nella scienza dei materiali sostenibili.

Lo sviluppo dell’elettrodo W-NiFeS/WC è un passo importante verso la produzione sostenibile di idrogeno verde. Le sue forti prestazioni, l’economicità e il rispetto dell’ambiente ne fanno una tecnologia promettente per un futuro alimentato dalle energie rinnovabili.

La ricerca continua in questo settore porterà probabilmente a ulteriori progressi, avvicinandoci a un mondo di energia pulita e abbondante per tutti.