martedì, Dicembre 18, 2018
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Se il grafene incontra l’idrogeno

NANOTECNOLOGIE – Vi ricordate dell’idrogeno? Fino a qualche tempo fa era un argomento che riempiva le pagine dei giornali, e sembrava rappresentare la promessa per una terza rivoluzione industriale. Le potenzialità rimangono, ma i limiti tecnici per renderlo efficiente come vettore energetico pulito sono ancora notevoli, primo fra tutti lo stoccaggio.

Valentina Tozzini e Vittorio Pellegrini (rispettivamente del laboratorio Nest dell’Istituto Nanoscienze del Cnr e della Scuola Normale Superiore di Pisa) propongono però una soluzione: dei fogli di grafene stropicciati.

Stando alla loro ricerca, pubblicata sulla rivista Journal of Physical Chemistry, si può indurre il grafene ad assorbire e rilasciare idrogeno controllandone il corrugamento. Attualmente, infatti, i processi di immagazzinamento e rilascio del gas richiedono pressioni e temperature molto elevate, con un alto dispendio energetico e con costi ben poco concorrenziali. Riuscendo a controllare il corrugamento del grafene si potrebbe rilasciare l’idrogeno anche in condizioni ambientali normali.

Utilizzare il grafene per questi scopi è una strada del tutto nuova. È un materiale estremamente versatile, formato da un solo strato di atomi di carbonio disposti in una sorta di alveare. Le simulazioni computerizzate dei due ricercatori indicano che se viene compresso uno strato si formano delle ondulazioni particolari, dove l’idrogeno aderisce chimicamente. Si formano cioè delle creste e delle onde, che mosse (“stropicciando” il grafene) provocano il rilascio dell’idrogeno.

“L’idrogeno ha una forte affinità per le zone convesse del grafene e molto poca per quelle concave”, spiega Valentia Tozzini. “Questo accade perché l’energia del legame è proporzionale alla curvatura del reticolo atomico”. In parole povere in alcuni punti si attacca e in altri no. A quel punto è un po’ come scuotere un tappeto per far andar via la polvere. Sostituite la polvere con l’idrogeno e il tappeto con uno strato di grafene e avrete un’idea del meccanismo.

Finora il tutto rimane teoria, ma passare dalla simulazione a uno strumento concreto non sembra essere utopistico. “La realizzazione di dispositivo è vincolata da molti requisiti ingegneristici che abbiamo appena cominciato a esplorare, ma le simulazioni di questo studio ci dicono che la strada è percorribile”, dichiara Vittorio Pellegrini.

Immagine: CORE-Materials (CC)

6 Commenti

  1. Riusciremo a sbarazzarci delle bombole? Sarebbe un bel passo avanti per rendere sfruttabile l’idrogeno. E’ un bel problema, ad esempio, per i veicoli, soprattutto perché la capacità ottenibile è scarsa.

  2. […] Fonte: http://oggiscienza.wordpress.com/2011/12/28/se-il-grafene-incontra-lidrogeno/ Articoli che ti potrebbero interessare:Cnr di Pisa: il grafene più puro in assoluto si trova nella grafitePremio Nobel agli inventori del grafeneSilicio addio: ricercatore italiano è riuscito a realizzare un transistor CMOS con una semplice stampante partendo dal grafeneDal grafene e il boro ecco lo speciale chip del futuro che sostituirà il silicioNuova pellicola trasparente in tecnopolimero per il fotovoltaico per aumentare il rendimentoPowered by Contextual Related Posts […]

  3. Il post in questione:”Se il grafene incontra l’idrogeno” è SOLO teorico. La realtà è più complessa. Innanzitutto avere grafene puro è praticamente impossibile in quanto non si può eliminare l’effetto bordo Qualsiasi studente di chimica sa che non si può saturare una superficie interamente con legami coniugati ed a struttura esagonale. Rimangono sempre anche in TEORIA atomi di idrogeno nei bordi. Poi vi è una seconda questione che riguarda la corrugazione o meno della superficie grafenica. Si sa anche che due idrogeni in posizione trans rispetto alla superficie limitano l’ondulazione del piano perciò sarà necessario avere una sola ondulazione e disporre dentro l’ondulazione l’idrogeno come se fosse dalla stessa parte diciamo tutto cis. A questo punto però oserei dire che forse è meglio usare nanotubi di carbonio anzichè grafene dato che già i nanotubi sono ondulati da se. Per questo boccio la proposta della ricercatrice che a mio avviso perde tempo. Deve andare subito in lab anzichè al computer e verificare meglio quali tra nanotubi, fullerene, grafene, poliacetilene (sistemi coniugati) si presta meglio a sommare e rilasciare idrogeno anche con l’uso di catalizzatori. Sembra in questi casi che superfici purissime di rame abbiano effetto catalitico. Provare. Inoltre vi ricordo che già qualche anno fa si è tentata la reazione reversibile: 1molecola Benzene +3molecole idrogeno= 1molecola cicloesano . Ovvero trasporti cicloesano e poi esegui la deidrogenazione sul posto dove arrivi con rapporto di idrogeno cicloesano 3/1. Se si sviluppasse (con la fantasia italica) un piccolo reattore portatile in macchina, potremmo veramente trasportare il vettore idrogeno con il cicloesano. Se poi l’idea originale della ricercatrice : GRAFENE +n IDROGENO= GRAFANO dove n>>3 malgrado i mie dubbi possa essere attuata con successo tanti auguri e buon anno.

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