Un nuovo metodo per aumentare la reattività dei nanosheet ultrasottili, solo pochi atomi di spessore, può un giorno rendere più economiche le celle a combustibile per le auto a idrogeno, trova un nuovo studio della Johns Hopkins.

Un resoconto dei risultati, da pubblicare il 22 febbraio in Scienza , offre promesse verso più veloce, produzione più economica di energia elettrica utilizzando celle a combustibile, ma anche di prodotti chimici sfusi e materiali come l'idrogeno.

"Ogni materiale subisce deformazioni superficiali dovute alla rottura della simmetria del cristallo del materiale a livello atomico. Abbiamo scoperto un modo per rendere questi cristalli ultrasottili, diminuendo così la distanza tra gli atomi e aumentando la reattività del materiale, "dice Chao Wang, un assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la Johns Hopkins University, e uno degli autori corrispondenti dello studio.

Lo sforzo è, in breve, la deformazione di qualsiasi materiale. Per esempio, quando un pezzo di carta è piegato, è effettivamente interrotto al minimo, livello atomico; gli intricati reticoli che tengono insieme la carta sono cambiati per sempre.

In questo studio, Wang e colleghi hanno manipolato l'effetto della tensione, o distanza tra gli atomi, facendo cambiare radicalmente il materiale. Rendendo quei reticoli incredibilmente sottili, circa un milione di volte più sottile di una ciocca di capelli umani, il materiale diventa molto più facile da manipolare proprio come un pezzo di carta è più facile da piegare rispetto a una risma di carta più spessa.

"Stiamo essenzialmente usando la forza per mettere a punto le proprietà delle lamiere sottili che compongono gli elettrocatalizzatori, che fanno parte degli elettrodi delle celle a combustibile, "dice Jeffrey Greeley, professore di ingegneria chimica alla Purdue e un altro degli autori corrispondenti dell'articolo. "L'obiettivo finale è testare questo metodo su una varietà di metalli".

"Sintonando la sottigliezza dei materiali, siamo stati in grado di creare più tensione, che modifica le proprietà del materiale, compreso il modo in cui le molecole sono tenute insieme. Ciò significa che hai più libertà di accelerare la reazione che desideri sulla superficie del materiale, " spiega Wang.

Un esempio di come l'ottimizzazione delle reazioni può essere utile nell'applicazione è l'aumento dell'attività dei catalizzatori utilizzati per le auto a celle a combustibile. Mentre le celle a combustibile rappresentano una tecnologia promettente per i veicoli elettrici a emissioni zero, la sfida sta nella spesa associata ai catalizzatori di metalli preziosi come platino e palladio, limitando la sua redditività alla stragrande maggioranza dei consumatori. Un catalizzatore più attivo per le celle a combustibile può ridurre i costi e aprire la strada a un'adozione diffusa di soluzioni ecologiche, energia rinnovabile.

Wang e colleghi stimano che il loro nuovo metodo può aumentare l'attività del catalizzatore da 10 a 20 volte, utilizzando il 90% in meno di metalli preziosi rispetto a quanto richiesto attualmente per alimentare una cella a combustibile.

"Speriamo che i nostri risultati possano un giorno aiutare nella produzione di prodotti più economici, celle a combustibile più efficienti per rendere le auto ecologiche più accessibili a tutti, "dice Wang.