Fissazione diretta dell’azoto per la conversione di energia low-cost

È stata elaborata dall’Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia Ulsan (Unist) una procedura per produrre piastrine di grafene, un’evoluzione verso la sostituzione dei convenzionali catalizzatori per la conversione energetica a base di platino.

Un metodo semplice, low-cost ed ecosostenibile per produrre piastrine di grafene, che potrebbero essere impiegate nelle celle di Grätzel (o DSSC o DSC, dall’inglese dye-sensitized solar cell) e nelle celle a combustibile, è stato pubblicato sulla rivisita online Scientific Reports. Il lavoro, eseguito presso l’Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia Ulsan (Unist), nella Corea del Sud, potrebbe rappresentare un passo verso la sostituzione dei convenzionali catalizzatori per la conversione energetica a base di platino.

La ricerca di alternative economicamente praticabili ai combustibili fossili ha attratto l’attenzione tra la comunità di operatori del settore energetico, per via dell’aumento dei prezzi dell’energia e dei cambiamenti climatici. Le celle solari e le celle a combustibile sembrano promettere alternative, ma gli elettrodi a base di platino sono costosi e a rischio di danni ambientali.

La fissazione dell’azoto naturale avviene quando l’azoto (N2) nell’atmosfera è convertito in ammoniaca (NH3). Il processo di fissazione libera gli atomi di azoto dalla loro forma diatomica per essere impiegati in altri modi, ma l’azoto non reagisce facilmente con altre sostanze chimiche per formare nuovi composti.

Il metodo più comune utilizzato nella fissazione industriale dell’azoto è il processo di Harber-Bosch, che richiede condizioni estremamente dure: pressione a 200 atmosfere e temperatura di 400°C.

Il team di Unist ha precedentemente riferito che l’uso di mulini a palle per la macinazione a secco può efficientemente produrre particelle di grafene in grandi quantità. Questa ricerca, in Scientific Reports, presenta un’ulteriore innovazione per migliorare i materiali. Nel tempo, il team di ricerca ha scoperto un insolito processo di fissazione dell’azoto.

I ricercatori si sono concentrati sulle modificazioni con l’azoto, sviluppando una tecnica con la fissazione diretta dell’azoto, formazione del legame carbonio-azoto, ai bordi spezzati delle strutture di grafite usando grafite di mulino a palle in presenza di gas di azoto.

La ricerca è stata condotta da Jong-Beom Baek, professore e direttore della Interdisciplinary School of Green Energy/Low-Dimensional Carbon Materials Center, dell’Unist, Liming Dai, professore della Case Western Reserve University e Noejung Park, professore dell’Interdisciplinary School of Green Energy, presso Unist.

“L’azoto è il più abbondante componente nell’aria ed è un gas inerte diatomico mentre la grafite è la forma allotropica termodinamicamente più stabile del carbonio”, ha detto Baek. “È una sfida estrema per la formazione del legame carbonio-azoto direttamente dalla grafite e dall’azoto”.

 

Scientific Reports: http://www.nature.com/srep/2013/130723/srep02260/full/srep02260.html

Ulsan National Institute of Science and Technology (Unist): http://www.unist.ac.kr/index.sko

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