Gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno sviluppando tecnologie per convertire l’anidride carbonica (CO2) in materie prime per applicazioni industriali. La maggior parte degli esperimenti in condizioni rilevanti a livello industriale sono stati condotti con elettrocatalizzatori eterogenei, cioè catalizzatori che si trovano in una fase chimica diversa rispetto alle sostanze reagenti. Tuttavia, i catalizzatori omogenei, che si trovano nella stessa fase dei reagenti, sono generalmente considerati più efficienti e selettivi. Finora non esisteva alcuna struttura in cui i catalizzatori omogenei potessero essere testati in condizioni industriali. Un team guidato da Kevinjeorjios Pellumbi e dal professor Ulf-Peter Apfel dell’Università della Ruhr di Bochum e dell’Istituto Fraunhofer per l’ambiente, la sicurezza e la tecnologia energetica UMSICHT di Oberhausen ha ora colmato questa lacuna. I ricercatori hanno descritto i loro risultati nella rivista La cella riporta la scienza fisica.
“Il nostro lavoro mira a superare i confini della tecnologia per stabilire una soluzione efficiente per la CO22 conversione che trasformerà il gas dannoso per il clima in una risorsa utile”, afferma Ulf-Peter Apfel. Il suo gruppo ha collaborato con il team guidato dal professor Wolfgang Schöfberger dell’Università Johannes Kepler di Linz e con ricercatori dell’Istituto Fritz Haber di Berlino.
Efficienza e stabilità duratura
Il team ha esplorato la conversione della CO2 utilizzando l’elettrocatalisi. Nel processo, una sorgente di tensione fornisce energia elettrica, che viene alimentata al sistema di reazione tramite elettrodi e guida le conversioni chimiche sugli elettrodi. Un catalizzatore facilita la reazione; nell’elettrocatalisi omogenea, il catalizzatore è solitamente un complesso metallico disciolto. In un cosiddetto elettrodo a diffusione di gas, il materiale di partenza CO2 scorre oltre l’elettrodo, dove i catalizzatori lo convertono in monossido di carbonio. Quest’ultimo, a sua volta, è un materiale di partenza comune nell’industria chimica.
I ricercatori hanno integrato i catalizzatori del complesso metallico nella superficie dell’elettrodo senza legarli chimicamente. Hanno dimostrato che il loro sistema poteva convertire in modo efficiente la CO2: Ha generato densità di corrente superiori a 300 milliampere per centimetro quadrato. Inoltre il sistema è rimasto stabile per oltre 100 ore senza mostrare alcun segno di decadimento.
Non è necessario ancorare il catalizzatore
Tutto ciò significa che in generale per le celle di elettrolisi è possibile utilizzare catalizzatori omogenei. “Tuttavia richiedono una composizione specifica dell’elettrodo”, sottolinea Ulf-Peter Apfel. Più specificamente, gli elettrodi devono consentire la conversione diretta del gas senza solventi in modo che il catalizzatore non venga dilavato dalla superficie dell’elettrodo. Contrariamente a quanto spesso descritto nella letteratura specializzata, non è necessario un materiale di supporto che accoppia chimicamente il catalizzatore alla superficie dell’elettrodo.
“I nostri risultati aprono la possibilità di testare e integrare elettrocatalizzatori omogenei ad alte prestazioni e facilmente variabili in scenari applicativi per processi elettrochimici”, conclude Apfel.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
