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Il giornalista ha appreso il 3 agosto dall'Università di Nankai che il team del professor Luo Jingshan della Scuola di Informazione Elettronica e Ingegneria Ottica dell'Università di Nankai e il gruppo di ricerca scientifica dell'Università dei Paesi Baschi in Spagna hanno compiuto importanti progressi nella ricerca di scissione elettrocatalitica dell’acqua per produrre idrogeno.

Resta inteso che il team congiunto ha utilizzato l'interazione di vettori metallici per costruire un catalizzatore altamente attivo per l'evoluzione dell'idrogeno in condizioni alcaline, che può funzionare stabilmente per più di 1.000 ore ad un'elevata densità di corrente di 5 A per centimetro quadrato, soddisfacendo le esigenze commerciali della tecnologia di produzione dell'idrogeno mediante elettrolisi della membrana a scambio anionico. Per soddisfare le esigenze delle applicazioni chimiche, i risultati della ricerca rilevanti sono stati pubblicati sulla rivista accademica internazionale "Nature Communications".

Essendo un’energia a basse emissioni di carbonio, efficiente e pulita, l’energia dell’idrogeno svolge un ruolo importante nella trasformazione energetica globale e nella lotta al cambiamento climatico. L’idrogeno verde, rappresentato dalla produzione di idrogeno da energia rinnovabile attraverso l’elettrolisi dell’acqua, non produce gas serra durante il processo di produzione ed è ampiamente considerato come uno dei percorsi importanti per raggiungere l’obiettivo della neutralità del carbonio.

Diagramma schematico della sintesi di Ru NP/TiN. (Foto fornita dall'intervistato)

Attualmente, due tecnologie elettrolitiche per la produzione di idrogeno nell'acqua, l'elettrolisi alcalina dell'acqua (ALK) e l'elettrolisi dell'acqua con membrana a scambio protonico (PEM), rappresentano una percentuale relativamente elevata. Tra questi, la tecnologia di produzione dell’idrogeno ALK ha bassi costi di produzione e un’industrializzazione matura, ma la purezza dell’idrogeno prodotto non è elevata e l’efficienza energetica è bassa. La tecnologia di produzione dell’idrogeno PEM ha un’elevata efficienza energetica e produce idrogeno di elevata purezza, ma il costo è elevato. La tecnologia di produzione dell'idrogeno con membrana a scambio anionico (AEM) è considerata la tecnologia di produzione dell'idrogeno per elettrolisi dell'acqua di terza generazione che combina i vantaggi di entrambi. Presenta i vantaggi di alta efficienza, basso costo, avvio e arresto rapidi, ecc., ma il l'elettrolizzatore deve essere utilizzato con un'elevata densità di corrente. Una stabilità insufficiente del sistema ne limita l'applicazione industriale.

Luo Jingshan ha introdotto che lo sviluppo di catalizzatori con lunga durata e prestazioni stabili in condizioni di elevata densità di corrente è uno dei problemi fondamentali che deve essere risolto urgentemente nella tecnologia di produzione dell'idrogeno AEM.

"Abbiamo assemblato un elettrolizzatore AEM utilizzando catalizzatori di nanoparticelle di rutenio supportati da nitruro di titanio, che possono funzionare stabilmente per più di 1.000 ore a densità di corrente di 1, 2 e 5 ampere per centimetro quadrato senza quasi alcun degrado delle prestazioni." l'autore, Zhao Jia, uno studente di dottorato del 2021 presso la Scuola di informazione elettronica e ingegneria ottica dell'Università di Nankai.

"Con una densità di corrente di livello industriale di 5 ampere per centimetro quadrato, i risultati della nostra ricerca possono funzionare in modo efficiente e stabile negli elettrolizzatori AEM, superando il problema dell'instabilità del catalizzatore e soddisfacendo le esigenze di applicazione commerciale su larga scala della produzione di idrogeno AEM. Luo Jingshan ha affermato: "In futuro, il team continuerà a investire nella ricerca indipendente e nello sviluppo della tecnologia di preparazione dell'idrogeno verde, a promuovere la trasformazione e l'implementazione dei risultati scientifici e tecnologici il più presto possibile e a contribuire alla costruzione di un'industria a zero emissioni di carbonio, sistema di approvvigionamento energetico a idrogeno verde a basso costo, sicuro e affidabile." (Reporter Zhang Jianxin, Bai Jiali)