L'umanità è entrata in un territorio inesplorato:CO . atmosferica ₂ i livelli sono saliti a un record di 415 ppm per la prima volta nella storia umana. La necessità di trovare un'alternativa sostenibile alla CO ₂ -produrre combustibili è urgente. Una delle fonti energetiche più promettenti e rispettose dell'ambiente è l'idrogeno generato dalla scissione dell'acqua, la reazione in cui l'acqua viene scissa in ossigeno e idrogeno. Ora, i ricercatori dell'Istituto di ricerca chimica della Catalogna stanno avvicinando questa economia dell'idrogeno in un modo inaspettato.

In un articolo pubblicato su Energia della natura , scienziati dei gruppi di Galán-Mascarós e López riferiscono di utilizzare un magnete per migliorare direttamente la produzione di idrogeno nella scissione dell'acqua alcalina tramite elettrolisi. "La semplicità della scoperta apre nuove opportunità per implementare il potenziamento magnetico nella scissione dell'acqua. Inoltre, il basso costo della tecnologia lo rende adatto ad applicazioni industriali, " dice Felipe A. Garcés-Pineda, primo autore del saggio.

attrazione magnetica

I ricercatori riferiscono che la presenza di un campo magnetico esterno indotto avvicinando un magnete al neodimio all'elettrolizzatore stimola in alcuni casi l'attività elettrocatalitica sull'anodo, raddoppiando la produzione di idrogeno. Gli scienziati riferiscono che il campo magnetico influenza direttamente il percorso di reazione consentendo la conservazione dello spin del catalizzatore attivo, che a sua volta favorisce l'allineamento di spin parallelo degli atomi di ossigeno durante la reazione. A causa del campo magnetico esterno, questa polarizzazione di spin complessiva migliora l'efficienza del processo. "Ciò dimostra che c'è molto da imparare dagli intimi meccanismi di reazione che avvengono sugli elettrocatalizzatori e apre nuove strade per superare i limiti dei sistemi all'avanguardia, "dice Núria López, Capogruppo ICIQ e coautore del manoscritto.

I ricercatori hanno studiato una varietà di catalizzatori in condizioni di lavoro identiche e riferiscono che il miglioramento dell'attività catalitica è proporzionale alla natura magnetica dei catalizzatori utilizzati per guidare la reazione di scissione dell'acqua. Così, NiZnFe ₄ oh _X , una ferrite altamente magnetica, ha mostrato il massimo effetto di potenziamento quando è stato presentato con un campo magnetico. Questa ferrite può anche attaccarsi magneticamente a un supporto in metallo nichel, limitare la necessità di utilizzare leganti per fissare i catalizzatori a un supporto fisico.

Grande scienza per grandi problemi

"La sfida per un'economia dell'idrogeno non è solo scientifica, " spiega José Ramón Galán-Mascarós, Capogruppo ICIQ e corrispondente autore dell'articolo. Dice trovando soluzioni tecnologiche che evitino l'uso di metalli nobili, come platino o iridio, è la vera sfida. È inoltre necessario rendere praticabile il ciclo energetico dell'idrogeno. Poiché i metalli nobili sono costosi ed estremamente scarsi, il loro utilizzo limita l'espansione delle tecnologie per la produzione di massa. Anziché, gli scienziati sono alla ricerca di alternative abbondanti sulla terra, che offrono ottime prestazioni in condizioni alcaline e consentono un ridimensionamento economicamente vantaggioso.

"Dopo decenni di ricerca scientifica, il problema è ancora in corso e abbastanza grande da non aspettarsi soluzioni facili. La sfida di produrre combustibili sostenibili richiede uno sforzo multidisciplinare, e alla fine, collaborazione internazionale, " conclude Galán Mascarós.