Un team di ricercatori dell'Istituto ITACA dell'Universitat Politècnica de València (UPV) e dell'Istituto di ricerca di tecnologia chimica, un centro congiunto del Consiglio nazionale delle ricerche spagnolo (CSIC) e dell'UPV, ha scoperto un nuovo metodo per la produzione di nanocatalizzatori metallici più sostenibili ed economici.
Con un grande potenziale nel settore industriale, il metodo contribuirebbe alla decarbonizzazione dell’industria. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista ACS Nano .
Questo nuovo metodo si basa sul processo di essoluzione attivato dalla radiazione a microonde. Exsolution è un metodo per generare nanoparticelle metalliche sulla superficie dei materiali ceramici. "A temperature elevate e in un'atmosfera riducente (solitamente idrogeno), gli atomi metallici migrano dalla struttura del materiale alla sua superficie, formando nanoparticelle metalliche ancorate alla superficie. Questo ancoraggio aumenta significativamente la forza e la stabilità di queste nanoparticelle, che ha un impatto positivo l'efficienza di questi catalizzatori," spiega Beatriz García Baños, ricercatrice dell'Area Microonde dell'Istituto ITACA dell'UPV.
Nello studio, i ricercatori dell'UPV e del CSIC hanno dimostrato che grazie alla radiazione a microonde, questo processo può essere effettuato a temperature più moderate e senza la necessità di utilizzare atmosfere riducenti.
"In questo modo, nanocatalizzatori di nichel attivi possono essere prodotti in un processo di essoluzione più efficiente dal punto di vista energetico. Questi catalizzatori hanno dimostrato di essere attivi e stabili per la reazione di produzione di CO da CO2 , ottenendo un prodotto di interesse industriale e contribuendo alla decarbonizzazione del settore", afferma Alfonso Juan Carrillo Del Teso, ricercatore del Gruppo di conversione e stoccaggio dell'energia dell'ITQ.
Il processo di dissoluzione dimostrato nelle nanoparticelle di nichel è stato effettuato a temperature di circa 400ºC e tempi di esposizione di pochi secondi, mentre la procedura di dissoluzione convenzionale in questi materiali avviene a temperature di 900ºC, con tempi di circa 10 ore. Inoltre, questa tecnologia consente di eseguire l'essoluzione senza utilizzare idrogeno.
"Per tutti questi motivi miglioriamo la sostenibilità del processo. Inoltre, ottenendo i catalizzatori a temperature più miti e tempi di esposizione più brevi, riduciamo i costi del processo, su cui influisce anche il non dover utilizzare l'idrogeno come gas riducente ," aggiunge Beatriz García Baños.
Il processo sviluppato dal team UPV e CSIC è destinato principalmente alle procedure catalitiche ad alta temperatura per lo stoccaggio e la conversione dell'energia rinnovabile. Potrebbe anche essere applicato alle reazioni di reforming del biogas per la produzione di gas di sintesi (precursore di combustibili liquidi), CO2 reazioni di idrogenazione applicabili ai sistemi Power-to-X ed elettrodi funzionalizzanti per celle a combustibile e/o elettrolizzatori ad alta temperatura.
Ulteriori informazioni: Andrés López-García et al, Essoluzione guidata da microonde di nanoparticelle di Ni in perovskiti carenti di A-Site, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c08534
Informazioni sul giornale: ACS Nano
Fornito dall'Universitat Politècnica de València
