Energia: l’umidità sui catalizzatori crea una sorta di ‘flipper’ di protoni

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Una reazione che sembra quella di un “flipper” di protoni, dovuta alla presenza di un sottile strato di umidità sulla superficie dei catalizzatori e che può migliorare l’efficienza delle celle a combustibile, quei dispositivi che servono a trasformare l’energia chimica in elettricità senza produrre emissioni di gas serra nell’atmosfera. E’ l’esito di una ricerca coordinata da Cnr Iom e dalla Sissa di Trieste, pubblicata sul Journal of the American Chemical Society. La funzione delle celle a combustibile e’ quella di trasformare l’energia chimica in elettricità attraverso una reazione chimica. Quando questa tecnologia sara’ sufficientemente matura si potrà usare un carburante come l’idrogeno senza emettere CO2 nell’atmosfera.

Nella cella a combustibile la reazione chimica viene agevolata da un catalizzatore, in genere nanoparticelle di platino disposte su una superficie di un materiale molto resistente e reattivo, per esempio l’ossido di cerio. Finora, le zone attive di questi catalizzatori sono state studiate in condizioni ideali, cioè a bassissime temperature e pressioni e rimuovendo lo sporco e l’umidità che inevitabilmente si trovano invece nei dispositivi reali. Un’equipe coordinata da Stefano Fabris, fisico della Sissa e dell’Officina dei Materiali del Cnr, ha studiato in simulazione al computer un sistema in condizioni più realistiche, prevedendo la presenza di un sottile strato di acqua sul catalizzatore. A quanto pare, in questo caso specifico l’umidità, anziché rendere il processo più inefficiente, da’ una “spinta in più” per il trasporto degli atomi, migliorando nettamente l’efficienza complessiva del sistema.

E’ la prima volta – sottolinea Fabris – che si studia il catalizzatore in presenza di acqua e il nostro studio, al di la’ di dimostrare che il processo viene in questo caso favorito dall’umidita’, spiega soprattutto cosa succede nel materiale nel dettaglio, una conoscenza importante per progettare al meglio le celle a combustibile“.