Catalizzatori innovativi per le celle a combustibile

FC che convertono l’energia chimica in energia elettrica sono un’alternativa pulita ai combustibili fossili. Il platino è uno dei catalizzatori più utilizzati per l’accelerazione della reazione chimica nelle FC. Nonostante sia efficace, il platino rimane molto costoso.

Il progetto SMARTCAT (Systematic, material-oriented approach using rational design to develop break-through catalysts for commercial automotive PEMFC stacks), finanziato dall’UE, sta riducendo il contenuto di platino, sostituendolo con materiali diversi, come per esempio specifici cluster in lega ternaria. Lo sviluppo di questi materiali è un passo in avanti verso l’eliminazione dell’ostacolo più grande alla commercializzazione su larga scala della tecnologia FC.

Alcune tecniche computazionali avanzate sviluppate con il progetto SMARTCAT costituiscono un contributo per la determinazione della composizione e della forma ottimale dei cluster in lega ternaria. Questo obiettivo è supportato dall’analisi elettrochimica dei corrispondenti catalizzatori.

Gli strati catalitici trimetallici e nano-strutturati con bassissimo carico di platino altamente efficienti costituiscono una svolta di livello mondiale nello sviluppo dei catalizzatori. Gli scienziati hanno studiato catalizzatori con leghe di oro-platino-palladio. Hanno scoperto che mantenendo la concentrazione d’oro al di sotto del 25 %, l’attività del catalizzatore aumenta. Inoltre, il team ha effetuato ricerche su altri promettenti catalizzatori trimetallici con leghe di platino-(nickel/rame/cobalto)-oro.

Un altro obiettivo del progetto è stato lo sviluppo di efficienti supporti per elettrodi in grado di sopportare elevate tensioni e temperature, al fine di catalizzare sia l’ossidazione dell’idrogeno sia la riduzione dell’ossigeno. Finora, gli scienziati hanno sviluppato approcci sperimentali e computazionali per costruire supporti nuovi ed efficienti sufficientemente conduttivi e resistenti alla corrosione durante il funzionamento delle FC.

Si prevede che gli innovativi catalizzatori SMARTCAT riducano i costi di assemblaggio degli elettrodi a membrana di circa il 35 %, guidando l’Europa verso uno sviluppo di FC all’avanguardia per applicazioni automobilistiche. Per l’Europa, la produzione di energia sostenibile mediante un’efficiente e redditizia tecnologia FC costituisce un obiettivo importante. Lo sviluppo di nuove leghe nell’ambito del progetto SMARTCAT può supportare una futura economia europea dell’idrogeno.