Dall'Università della Calabria una speranza per l'energia pulita

Ha avuto un grande impatto mediatico un lavoro sulla produzione ed immagazzinamento di idrogeno utilizzando il grafene, realizzato da una collaborazione internazionale coordinata dal Dipartimento di Fisica dell’Unical e pubblicato sulla rivista ACS Nano (impact factor 12.9). A questo progetto hanno partecipato il prof. Gennaro Chiarello, la dr.ssa Anna Cupolillo e il dr. Antonio Politano, nonché il sig. Vito Fabio.

La “nano-fabbrica” e il “nano-magazzino” di idrogeno, il combustile per i dispositivi energetici del futuro, costituisce l’applicazione più promettente del grafene nell’ambito energetico. Verso questa tematica c’è una grande attenzione sia da parte del mondo accademico sia da parte delle industrie. Per la prima volta, si è usato lo stesso materiale per entrambi i processi (stoccaggio e produzione), con interessanti prospettive di realizzare dispositivi energetici più compatti grazie ad un unico materiale multifunzionale.

Il percorso che ha portato a questa scoperta è stato lungo. Nel 2004 il prof. Chiarello aveva osservato che i nanotubi di carbonio potessero essere utilizzati per immagazzinare idrogeno a temperatura ambiente. Dopo l’isolamento del grafene, l’attenzione della comunità scientifica si è mossa verso questo nanomateriale a base di carbonio. Nel 2010 nel laboratorio di Spettroscopia vibrazionale e fotoelettronica di nanostrutture erano stati condotti esperimenti innovativi sull’interazione dell’acqua con il grafene supportato da metalli. I risultati ottenuti contraddicevano la comune percezione sulla reattività chimica del grafene. Per meglio comprendere i risultati, è stato necessario costruire negli anni un consorzio di sette istituzioni che ha permesso di mettere in luce per la prima volta che il grafene possiede capacità uniche per lo stoccaggio di idrogeno ed, inoltre, per produrre energia partendo da una fonte totalmente rinnovabile ed inesauribile: l’acqua. Sono state coinvolte, oltre al nostro Ateneo, anche le università straniere di Hanyang di Seoul, degli Urali ed Autónoma di Madrid, mentre in l'Italia hanno partecipato le università di Padova e Milano-Bicocca, Elettra Sincrotrone Trieste e l'Istituto dei Sistemi Complessi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr).

Attualmente, si stanno studiando questi fenomeni anche con le nanobolle di grafene, che sono state sintetizzate e caratterizzate per la prima volta a Trieste durante un esperimento con radiazione di sincrotrone guidato dal dr. Politano e successivamente completato con misure di microscopia a scansione tunnel (STM) presso l’Istituto di Struttura della Materia del CNR di Roma. Tali risultati sono stati oggetto di pubblicazione sulla prestigiosa rivista Nano Letters (impact factor 13.6).

Inoltre, con nuovi partner accademici ed industriali, che hanno subito mostrato grande interesse verso questi risultati, si sta avviando la progettazione di prototipi di dispositivi energetici che utilizzano questo nuovo processo chimico-fisico in condizioni sperimentali vicine a quelle ambientali e si sta estendendo lo studio anche allo stoccaggio di metano in materiali nanostrutturati a base di carbonio.