Rivoluzione verde: il KAIST sviluppa un catalizzatore innovativo per un idrogeno green

Un innovativo sistema di produzione di idrogeno, privo di rischi di incendio, è stato sviluppato dai ricercatori del KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) e pubblicato sulla rivista Advanced Science. L’idrogeno (H), materia prima cruciale per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto, sta emergendo come combustibile pulito grazie a una densità energetica (142 MJ/kg) oltre tre volte superiore a quella dei combustibili fossili tradizionali, come benzina e gasolio. Tuttavia, i metodi attuali di produzione dell’idrogeno comportano un elevato impatto ambientale, con significative emissioni di anidride carbonica (CO₂).

L’idrogeno green

Le alternative green all’idrogeno, come la scissione dell’acqua mediante energie rinnovabili (solare, eolica), risentono delle variazioni climatiche che ne limitano l’efficienza. Per far fronte a queste limitazioni, sta crescendo l’interesse verso le batterie ad aria, capaci di produrre una tensione sufficiente (superiore a 1,23 V) per la scissione dell’acqua. Tuttavia, ottenere una capacità adeguata richiede l’impiego di catalizzatori costosi a base di metalli preziosi, i cui materiali si degradano significativamente nei cicli di carica e scarica.

Il team del KAIST ha quindi introdotto una soluzione innovativa: un materiale catalizzatore in metallo non prezioso chiamato G-SHELL. Questo materiale, sintetizzato facendo crescere strutture metallo-organiche di dimensioni nanometriche su ossido di grafene, si è dimostrato efficace per tre reazioni catalitiche fondamentali (sviluppo di ossigeno, sviluppo di idrogeno e riduzione dell’ossigeno). Applicato al catodo di una batteria zinco-aria, il G-SHELL ha raggiunto una densità energetica circa cinque volte superiore (797 Wh/kg), con elevate caratteristiche di potenza (275,8 mW/cm²) e una stabilità duratura in cicli ripetuti di carica e scarica, superando le prestazioni delle batterie tradizionali.

Inoltre, la batteria zinco-aria utilizza un elettrolita acquoso, rendendola immune ai rischi di incendio. Questo sistema, se integrato a dispositivi di elettrolisi dell’acqua, rappresenta un potenziale metodo ecologico per la produzione di idrogeno, aprendo la strada a un’innovazione sostenibile nell’accumulo di energia.