Un brevetto per l'energia del futuro

Un materiale capace di fare due cose insieme, e senza ricorrere ai metalli preziosi che oggi rendono costose le tecnologie per l'energia pulita. È questa, in sintesi, l'innovazione al centro del brevetto depositato da un gruppo di ricercatori di ENEA e Università del Salento, tra i quali il professor Claudio Mele del Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell'Università del Salento, inventore e co-titolare del brevetto per una quota del 10% riconosciuta all'Ateneo.

L'invenzione riguarda un elettrocatalizzatore bifunzionale, ovvero un materiale in grado di gestire contemporaneamente le due reazioni chimiche fondamentali che stanno alla base di fuel cell, elettrolizzatori e batterie metallo-aria: la riduzione e l'evoluzione dell'ossigeno. Dispositivi centrali nella transizione energetica, ma ancora frenati, nella loro diffusione su larga scala, dall'alto costo dei catalizzatori tradizionali, quasi sempre a base di platino o altri metalli nobili scarsi e costosi.

Il materiale messo a punto dal gruppo di ricerca risolve il problema alla radice: è privo di metalli preziosi e si struttura come un network tridimensionale di nanofibre polimeriche - prodotte tramite elettrospinning, una tecnica di elettrofilatura - all'interno delle quali sono distribuite particelle attive a base di carbonio, azoto e ossidi di metalli di transizione. «La struttura è porosa, leggera e sottile - commenta il professore Mele - e questo la rende capace non solo di svolgere la funzione catalitica, ma anche quella del cosiddetto gas diffusion layer: lo strato che nei dispositivi elettrochimici consente ai reagenti di muoversi in modo efficiente verso i siti di reazione».

In altri termini: un solo materiale, due funzioni. Con un vantaggio ulteriore: può essere depositato direttamente sull'elettrodo, eliminando gli strati intermedi che normalmente aumentano le perdite energetiche e complicano la struttura del dispositivo.

La ricerca è stata condotta nell'ambito del Piano Operativo "Ricerca e sviluppo sull'idrogeno" (POR H2), finanziato attraverso il PNRR - Missione 2, Componente 2, Investimento 3.5 - in accordo tra il Ministero dell'Ambiente e della Sicurezza Energetica e ENEA (CUP: I83C22001170006). I campioni sono stati prodotti a livello di laboratorio (TRL 3-4); i prossimi passi riguardano lo sviluppo su scala medio-alta e la possibile automazione del processo produttivo.

I settori di applicazione sono quelli al cuore della transizione: trasporti terrestri, aerei e marittimi, accumulo e distribuzione di energia per usi industriali e civili. I mercati di interesse includono Europa, USA, Canada, Giappone, Corea del Sud e Cina.