Circa 1 miliardo di auto e camion sfrecciano sulle strade del mondo. Solo pochi funzionano con l'idrogeno. Questo potrebbe cambiare dopo una svolta raggiunta dai ricercatori dell'Università di Copenaghen. La svolta? Un nuovo catalizzatore che può essere utilizzato per produrre veicoli alimentati a idrogeno più economici e molto più sostenibili.

I veicoli a idrogeno sono uno spettacolo raro. Ciò è in parte dovuto al fatto che si basano su una grande quantità di platino per fungere da catalizzatore nelle loro celle a combustibile, circa 50 grammi. Tipicamente, i veicoli necessitano solo di circa cinque grammi di questo materiale raro e prezioso. Infatti, solo 100 tonnellate di platino vengono estratte ogni anno, in Sud Africa.

Ora, i ricercatori del Dipartimento di Chimica dell'Università di Copenaghen hanno sviluppato un catalizzatore che non richiede una quantità così grande di platino.

"Abbiamo sviluppato un catalizzatore che, in laboratorio, necessita solo di una frazione della quantità di platino delle attuali celle a combustibile a idrogeno per auto. Ci stiamo avvicinando alla stessa quantità di platino necessaria per un veicolo convenzionale. Allo stesso tempo, il nuovo catalizzatore è molto più stabile dei catalizzatori impiegati negli odierni veicoli alimentati a idrogeno, " spiega il professor Matthias Arenz del Dipartimento di Chimica.

Un cambio di paradigma per i veicoli a idrogeno

Le tecnologie sostenibili sono spesso messe alla prova dalla disponibilità limitata dei materiali rari che le rendono possibili, che a loro volta, limita la scalabilità. A causa di questa attuale limitazione, è impossibile sostituire semplicemente i veicoli del mondo con modelli a idrogeno durante la notte. Come tale, la nuova tecnologia un punto di svolta.

"Il nuovo catalizzatore può consentire di lanciare veicoli a idrogeno su una scala molto più ampia di quanto si sarebbe mai potuto ottenere in passato, " afferma il professor Jan Rossmeisl, capo centro del Centro per la catalisi di leghe ad alta entropia presso il Dipartimento di Chimica dell'UCPH.

Il nuovo catalizzatore migliora significativamente le celle a combustibile, rendendo possibile produrre più cavalli per grammo di platino. Questo a sua volta, rende più sostenibile la produzione di veicoli a celle a combustibile a idrogeno.

Più durevole, meno platino

Poiché solo la superficie di un catalizzatore è attiva, sono necessari quanti più atomi di platino possibile per rivestirlo. Un catalizzatore deve anche essere durevole. Qui sta il conflitto. Per guadagnare più superficie possibile, i catalizzatori odierni sono basati su nanoparticelle di platino rivestite su carbonio. Sfortunatamente, il carbonio rende i catalizzatori instabili. Il nuovo catalizzatore si distingue per essere privo di carbonio. Invece di nanoparticelle, i ricercatori hanno sviluppato una rete di nanofili caratterizzati da un'abbondanza di superficie e da un'elevata durabilità.

"Con questa svolta, l'idea che i veicoli a idrogeno diventino un luogo comune è diventata più realistica. Permette loro di diventare più economici, più sostenibile e più durevole, " dice Jan Rossmeisl.

Dialogo con l'industria automobilistica

Il prossimo passo per i ricercatori è aumentare i risultati in modo che la tecnologia possa essere implementata nei veicoli a idrogeno.

"Stiamo discutendo con l'industria automobilistica su come mettere in pratica questa svolta. Quindi, le cose sembrano piuttosto promettenti, " afferma il professor Matthias Arenz.

I risultati della ricerca sono stati appena pubblicati su Materiali della natura , una delle principali riviste scientifiche per la ricerca sui materiali. È il primo articolo in cui ogni ricercatore del centro di ricerca di base, "Centro per la catalisi di leghe ad alta entropia (CHEAC)", ha collaborato. Il centro è un cosiddetto Centro di Eccellenza, sostenuto dalla Fondazione nazionale danese per la ricerca.

"Al centro, sviluppiamo nuovi materiali catalizzatori per creare prodotti chimici e combustibili sostenibili che aiutano la società a rendere l'industria chimica più verde. Che ora è possibile aumentare la produzione di veicoli a idrogeno, e in modo sostenibile, è un grande passo avanti, ", afferma il leader del centro Jan Rossmeisl.