(Phys.org) — Tecnologie di energia pulita più economiche potrebbero essere rese possibili grazie a una nuova scoperta. I membri del team di ricerca guidato da Raymond Schaak, un professore di chimica alla Penn State University, hanno scoperto che un'importante reazione chimica che genera idrogeno dall'acqua è effettivamente innescata, o catalizzata, da una nanoparticella composta da nichel e fosforo, due elementi economici che abbondano sulla Terra. I risultati della ricerca saranno pubblicati nel Giornale della Società Chimica Americana .

Schaak ha spiegato che lo scopo della nanoparticella di fosfuro di nichel è di aiutare a produrre idrogeno dall'acqua, che è un processo importante per molte tecnologie di produzione di energia, comprese le celle a combustibile e le celle solari. "L'acqua è un combustibile ideale, perché è economico e abbondante, ma dobbiamo essere in grado di estrarre l'idrogeno da esso, " ha detto Schaak. L'idrogeno ha un'alta densità di energia ed è un grande vettore di energia, Schaak ha spiegato, ma richiede energia per produrre. Per rendere pratica la sua produzione, gli scienziati hanno cercato un modo per innescare le reazioni chimiche necessarie con un catalizzatore poco costoso. Schaak ha notato che questa impresa è realizzata molto bene dal platino ma, perché il platino è costoso e relativamente raro, lui e il suo team hanno cercato materiali alternativi. "C'erano alcune previsioni che il fosfuro di nichel potesse essere un buon candidato, e già da diversi anni lavoravamo con le nanoparticelle di fosfuro di nichel, "Ha detto Schaak. "Si scopre che le nanoparticelle di fosfuro di nichel sono effettivamente attive per la produzione di idrogeno e sono paragonabili alle alternative più note al platino".

Per creare le nanoparticelle di fosfuro di nichel, i membri del team hanno iniziato con sali metallici disponibili in commercio. Hanno quindi sciolto questi sali in solventi, aggiunto altri ingredienti chimici, e riscaldato la soluzione per consentire la formazione delle nanoparticelle. I ricercatori sono stati in grado di creare una nanoparticella quasi sferica, non una sfera perfetta, ma sferico con molti piatti, bordi scoperti. "Le piccole dimensioni delle nanoparticelle creano un'elevata superficie, e i bordi esposti significano che un gran numero di siti è disponibile per catalizzare la reazione chimica che produce idrogeno, " ha spiegato Schaak.

Il passo successivo è stato per i membri del team del California Institute of Technology per testare le prestazioni delle nanoparticelle nel catalizzare le reazioni chimiche necessarie. Guidati da Nathan S. Lewis, il professore di chimica George L. Argyros al California Institute of Technology, i ricercatori hanno eseguito questi test posizionando le nanoparticelle su un foglio di lamina di titanio e immergendo quel foglio in una soluzione di acido solforico. Prossimo, i ricercatori hanno applicato una tensione e misurato la corrente prodotta. Hanno scoperto che, non solo le reazioni chimiche si stavano verificando come avevano sperato, stavano anche accadendo con un alto grado di efficacia.

"La tecnologia delle nanoparticelle ha già iniziato ad aprire le porte a un'energia più economica e pulita, che sia anche efficiente e utile, " Schaak ha detto. "L'obiettivo ora è migliorare ulteriormente le prestazioni di queste nanoparticelle e capire cosa le fa funzionare nel modo in cui funzionano. Anche, i membri del nostro team credono che il nostro successo con il fosfuro di nichel possa aprire la strada alla scoperta di altri nuovi catalizzatori che sono anch'essi composti da materiali abbondanti sulla Terra. Le intuizioni di questa scoperta potrebbero portare a catalizzatori ancora migliori in futuro".