Nanoparticelle di fosfuro di nichel consentono alta produzione di idrogeno

Fonte: Katrina Voss, Penn State University

Tecnologie di energia pulita più economiche possono essere rese possibile grazie ad una nuova scoperta.                                                                                                                                                         Guidati da Raymond Schaak, professore di chimica presso la Penn State University, un team di ricerca ha scoperto che una reazione chimica importante per generare idrogeno dall'acqua è effettivamente attivata - o catalizzata - da una nanoparticella composta da nichel e fosforo, due elementi economici e  abbondanti sulla Terra. Schaak ha spiegato che lo scopo della nanoparticella a base di fosfuro di nichel è di contribuire a produrre idrogeno dall'acqua, processo importante per molte tecnologie energetico-produzione, tra cui le celle a combustibile e celle solari.                                                                                "L'acqua è un combustibile ideale, perché è abbondante e a buon mercato, ma abbiamo bisogno di essere in grado di estrarre idrogeno da esso", ha detto Schaak. L'idrogeno ha una grande densità di energia ed è un grande vettore di energia, ha spiegato ancora Schaak, ma richiede energia per essere prodotto. Per rendere la sua produzione pratica, gli scienziati stanno cercando un modo per innescare le reazioni chimiche necessarie con un catalizzatore economico. Schaak osserva che questa reazione si realizza molto bene dal platino, ma il platino è costoso e relativamente raro, per cui si ricercano materiali alternativi. "Ci sono state alcune previsioni che il nichel fosfuro possa essere un buon candidato, e avevamo già lavorato con nanoparticelle di nichel fosfuro per diversi anni - ha detto Schaak- infatti, le nanoparticelle di nichel fosfuro sono, attive per la produzione d’idrogeno e sono paragonabili alle migliori alternative conosciute al platino."                                                                                                 Per creare le nanoparticelle di fosfuro di nichel, s’ iniziò con sali metallici disponibili commercialmente. A questi sali disciolti in solventi, si aggiunsero altri ingredienti chimici, e venne riscaldata la soluzione per consentire di formare le nanoparticelle. I ricercatori hanno creato una nanoparticella quasi-sferica - non è una sfera perfetta, ma sferica con molti bordi piatti, esposti.                                                                             "La piccola dimensione delle nanoparticelle -spiega Schaak- genera un’elevata area superficiale, e i margini esposti  significa che un gran numero di siti sono disponibili per catalizzare la reazione chimica che produce idrogeno".                                                                                                                                                    Il team guidato da Raymond Schaak della Penn State University studia le nanoparticelle a base fosfuro di nichel come mezzo per creare le tecnologie energetiche più pulite. Il passo successivo è stato quello di  testare le prestazioni delle nanoparticelle nel catalizzare le reazioni chimiche necessarie. Guidati da Nathan S. Lewis, e George L. Argyros professore di Chimica presso il California Institute of Technology, hanno eseguito questi test: mettendo le nanoparticelle su un foglio di stagnola di titanio e hanno immerso quel foglio in una soluzione di acido solforico. Poi,  hanno applicato una tensione e misurato la corrente prodotta. Hanno scoperto che  le reazioni chimiche avvengono come avevano sperato, e che ciò stava accadendo con un alto grado di efficacia.                                                                                  "La tecnologia delle nanoparticelle ha già iniziato ad aprire la porta al più economico e più pulito quantitativo di energia, anche efficiente e utile", ha detto Schaak. "L'obiettivo è  quello di migliorare ulteriormente le prestazioni di queste nanoparticelle per capire ciò che li fa funzionare. Inoltre  il successo con il nichel fosfuro potrà aprire la strada verso la scoperta di altri nuovi catalizzatori composti da materiali abbondanti sulla Terra. Le Intuizioni da questa scoperta possono portare a catalizzatori ancora migliori in futuro ".Oltre a Schaak e Lewis,  hanno contribuito a questo studio Eric J. Popczun, Carlos G. Read, Adam J. Biacchi, Alex M. Wiltrout da Penn State, James R. McKone del California Institute of Technology. Ricerca  finanziata dalla National Science Foundation e il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.                                                                                                                         

L’immagine mostra il gorgogliare di gas idrogeno dalla superficie di un cristallo di fosfuro di nichel.