I chimici della Ruhr-Universität Bochum hanno sviluppato un nuovo metodo per fissare saldamente le polveri di catalizzatore sulle superfici degli elettrodi. Attualmente, l'elevato stress fisico indotto sui film di catalizzatore dalle reazioni in evoluzione del gas ostacola l'applicazione di catalizzatori a base di polvere. La tecnica sviluppata è potenzialmente interessante per la produzione di idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua. Un team che coinvolge la dott.ssa Corina Andronescu, Stefan Barwe e il prof. Dr. Wolfgang Schuhmann del Center for Electrochemical Sciences ne parlano nell'edizione internazionale di Angewandte Chemie .

"Le sintesi dei catalizzatori spesso mirano alle nanoparticelle per ottenere un'elevata area superficiale, " spiega Wolfgang Schuhmann. Tuttavia, il fissaggio stretto e stabile delle nanopolveri sugli elettrodi rimane ancora difficile. Esistono leganti catalizzatori adatti per elettrodi impiegati in mezzi acidi. Tali leganti sono spesso impiegati in ambienti alcalini a causa della mancanza di alternative adatte. Però, uno dei principali svantaggi dell'utilizzo di questi materiali leganti in elettroliti alcalini è che sono intrinsecamente instabili ed elettricamente isolanti, impedendo così sostanzialmente l'applicazione di molti catalizzatori in polvere altamente attivi e di potenziale interesse industriale.

Il polimero si trasforma in carbonio

Il team di Bochum propone un nuovo metodo per il fissaggio stretto del catalizzatore in polvere su superfici metalliche. Hanno utilizzato uno specifico polimero organico, vale a dire polibenzoxazina, che si trasforma in carbonio a temperature intorno ai 500 gradi Celsius. Il polimero è stato applicato insieme al catalizzatore in polvere sulla superficie di un elettrodo di nichel e successivamente riscaldato ad alte temperature. Dopo il trattamento termico, il polimero trasformato in una matrice di carbonio che incorpora le particelle di catalizzatore in polvere.

La particolarità è stata la scelta del polimero utilizzato. Le polibenzossazine sono altamente stabili termicamente e mostrano un ritiro prossimo allo zero a temperature più elevate. In assenza di ossigeno, si carbonizzano dando un alto residuo di carbonizzazione.

Facile da produrre

"Ci aspettiamo che il metodo presentato possa essere applicabile anche su scala industriale, anche se questo deve ancora essere convalidato. Però, le procedure necessarie sono già ben stabilite, " dice Schuhmann. In linea di principio, è la stessa tecnica usata per dipingere la portiera di un'auto. "Una miscela di catalizzatore e polimero potrebbe essere spruzzata su una superficie di un elettrodo, che viene poi trasferito in un forno, " dice lo scienziato. Il team del Center for Electrochemical Sciences ha già testato questo su scala di laboratorio.