La Medaglia Ioannes Marcus Marci from Kronland sarà conferita al Dr. Alessandro D'Ulivo (ICCOM Pisa) per i suoi risultati nel campo della spettroscopia. La cerimonia di conferimento avrà luogo  mercoled' 30 maggio 2018,  nel corso della XVIth Czech-Slovak Spectroscopic Conference. La Conferenza sarà organizzata nell'Hotel Harmonie a Luhačovice, Repubblica Ceca. dal 27 al 31 maggio 2018. (http://16cssc2018.spektroskopie.cz/). Il Dr D'Ulivo terrà una Plenary Lecture basata sui suoi risultati nel campo della spettroscopia atomica e sue applicazioni.

La D.ssa Costanza Papucci, Dottoranda di Ricerca ICCOM-CNR e Università di Siena, ha ricevuto il Premio GIC (Gruppo Interdivisionale di Catalisi della Società Chimica Italiana) per la sua tesi di Laurea "Progettazione, sintesi e caratterizzazione di nuove molecole organiche fotoattive per LSC" svolta presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Firenze. Il premio e' stato consegnato in occasione del Convegno "Nuovi Orientamenti nella Sintesi Organica" tenutosi a Milano il 27 novembre 2017.

Plasmare il platino in forma di nanofili “dentellati” e usarlo come catalizzatore nelle celle a idrogeno ne moltiplica l’efficienza e ne riduce drammaticamente i costi.

Una collaborazione internazionale che comprende un ricercatore del CNR-ICCOM sviluppa un metodo che riduce di 50 volte la quantità di platino necessaria rispetto ai catalizzatori correnti.

Nanofili “dentellati” di platino sono ottenuti rimuovendo nickel da nanofili regolari in lega platino-nickel.

Una collaborazione internazionale che comprende un ricercatore del CNR-ICCOM assieme a colleghi americani e cinesi ha mostrato come plasmando il platino in forma di nanofili con superfici irregolari (“dentellate” o “jagged” in inglese) si possa ridurre di 50 volte la quantità di questo metallo prezioso nei catalizzatori delle celle a combustibile a idrogeno e quindi abbatterne drammaticamente i costi e rendere possibile ad es. lo sviluppo economico delle auto a idrogeno. Le celle a idrogeno sono dispositivi in cui si realizza la reazione controllata di idrogeno e ossigeno per produrre elettricità, generando solo acqua pura come sottoprodotto. Rappresentano quindi una delle possibilità più attraenti di una tecnologia pulita e rinnovabile per risolvere il problema del trasporto su autoveicoli, evitando l’uso dei combustibili di origine fossile come la benzina e quindi l’emissione di prodotti della combustione quali l’anidride carbonica nell’ atmosfera che sono responsabili di inquinamento e riscaldamento globale. Le celle a idrogeno per funzionare hanno bisogno di catalizzatori, cioè di sostanze che accelerano le reazioni elettrochimiche così da produrre l’energia necessaria con potenza sufficiente, soprattutto al catodo dove avviene la reazione di riduzione dell’ossigeno. Al momento catalizzatori a base di platino, elemento raro e prezioso, sono gli unici che raggiungono efficienze vicine a quelle richieste, ma la quantità di platino utilizzato è talmente elevata da renderne impossibile la diffusione a livello globale per motivi di costo e di sostenibilità (usando la tecnologia attualmente disponibile l’abbondanza di platino sulla terra non è sufficiente da consentire di costruire un miliardo di marmitte catalitiche a idrogeno). Ciascuna delle principali industrie automobilistiche investe quindi circa duecento milioni di euro all’ anno in ricerca per sviluppare macchine a idrogeno, e uno dei pochi problemi chiave da risolvere è appunto lo sviluppo di catalizzatori da usare nelle celle a idrogeno molto più efficienti di quelli attuali.

In uno studio pubblicato giovedì 17 novembre 2016 scorso sulla rivista Science, il gruppo di ricercatori ha mostrato come plasmando il platino in forma di fili di dimensioni nanometriche (“nanofili”) con struttura caratteristica irregolare “dentellata” (“jagged” in inglese) rispetto a quella più regolare realizzata finora si creino nuovi tipi di siti catalitici altamente attivi che riducono le barriere e accelerano la reazione di riduzione dell’ossigeno aumentando così enormemente l’efficienza catalitica. Questo, assieme alla dimensione nanometrica di questi fili tale che la maggior parte del platino è alla superficie invece che all’ interno della struttura dove sarebbe inutile ai fini catalitici, fa sì che la quantità di platino necessaria per realizzare una cella a idrogeno si riduca di 50 volte rispetto ai catalizzatori attuali, abbattendo drammaticamente i costi e rendendo in linea di principio compatibile la diffusione a livello globale di celle a idrogeno coll’ abbondanza naturale di questo metallo prezioso e raro.

Secondo Alessandro Fortunelli del CNR-ICCOM di Pisa, co-autore di questo studio, “questo lavoro è un esempio perfetto di come ricerche a livello fondamentale che portino a una comprensione microscopica dei processi possano permettere dei progressi da gigante nel campo delle nanotecnologie con effetti benefici per l’ambiente e la società in generale. Il presente studio è stato finanziato dal Dipartimento dell’Energia e dalla National Science Foundation americane, ma va ricordato come le sue basi teoriche siano state gettate in uno studio precedente realizzato in collaborazione con alcuni degli attuali co-autori, e reso possibile da una Short-Term Mobility del CNR”.

Oltre a CNR-ICCOM, le altre istituzioni coinvolte in questo studio sono la University of California at Los Angeles (Los Angeles, USA), il California Institute of Technology (Pasadena, USA), la Tsinghua University (Pechino, Cina), l’Accademia delle Scienze cinese (Pechino, Cina), la California State University (Long Beach, USA), la Northeastern University (Boston, USA), e il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkley, CA, USA).

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La rivista internazionale European Journal of Inorganic Chemistry (EurJIC) ha assegnato al Dr. Marco Bellini, assegnista postdottorale dell’Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici del CNR (CNR-ICCOM) il premio EurJIC per essersi distinto nel campo della Chimica Metallorganica.

Il Dr. Bellini ha conseguito nel 2016 il Dottorato di Ricerca in Scienze Chimiche all’Università di Firenze, sotto la supervisione del Dr. Francesco Vizza, occupandosi di elettrocatalisi per la produzione di energia. La sua attività di ricerca è rivolta alla sintesi e caratterizzazione di catalizzatori a base di complessi organometallici di rodio che hanno permesso di realizzare celle a combustibile ad alcol diretto “OrganoMetallic Fuel Cells – OMFCs” e il primo esempio di OrganoMetallic ElettroReforming (OMER) per la contemporanea produzione di idrogeno e chemicals di importanza industriale da alcoli rinnovabili. Di grande importanza è stata la sua collaborazione con il Prof. Hansjӧrg Grützmacher dell’ETH di Zurigo (Svizzera).

Il Premio sarà consegnato mercoledì 13 Settembre 2017 al XXVI Congresso Nazionale della Società Chimica Italiana a Paestum, dove il Dr. Bellini sarà invitato a tenere una Keynote lecture e a scrivere una review sull’EurJIC riguardante la sua attività di ricerca.

Cover article - ChemSusChem 2014, 7, 2369.

 

Grazie a innovativi elettrocatalizzatori anodici a base di palladio nanostrutturato, sono state realizzate le prime celle a combustibile interamente platinum-free che rilasciano una densità di potenza superiore a 500 mW cm-2. Il loro impiego potrebbe rilanciare la tecnologia dell’idrogeno per auto e generatori di energia portatili a “zero emissioni” di inquinanti. La ricerca è stata coordinata dall’ICCOM-Cnr di Firenze.

Una cella a combustibile è un dispositivo capace di trasformare direttamente l’energia chimica contenuta in un combustibile (in questo caso idrogeno) direttamente in energia elettrica e solo acqua come materiale di scarto. Uno dei più grandi ostacoli alla diffusione su larga scala delle celle a combustibile a “zero emissioni” di inquinanti, è il loro alto costo. Recenti analisi hanno mostrato che il 45% del costo è dovuto all’elettrocatalizzatore di platino (circa 49$/kW). Il platino è un metallo molto costoso, scarsamente disponibile in natura e non basterebbe per tutte le auto in circolazione, se esse fossero munite di celle a combustibile alimentate con idrogeno. La completa rimozione del platino dalle celle a combustibile, e la sua sostituzione con metalli meno costosi e più abbondanti in natura, è stata tentata con scarsi risultati.

Un’alternativa alle Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEM-FC) a base di platino, che operano in condizioni acide molto corrosive, potrebbe essere rappresentata dalle celle a combustibile a membrana a scambio anionico (AEM-FC), ma finora i tentativi di realizzare celle platinum-free altamente performanti hanno avuto scarso successo. Infatti, a causa della lenta cinetica di ossidazione dell’idrogeno in ambiente basico, solo poche decine di mWcm-2 sono state ottenute. Questa potenza è troppo bassa se paragonata alle celle commerciali per auto a idrogeno e sistemi portatili a base di platino che rilasciano fino a 800 mW cm-2.

H. Miller e F. VizzaUno studio condotto all’ICCOM-Cnr di Firenze da un team coordinato da Francesco Vizza e Hamish Miller, in collaborazione con l‘Institute of Technology di Haifa (Israele), la compagnia CellEra israeliana, l’IOM-Cnr, l’ISTM-Cnr, l’European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble e l’Università di Firenze, ha mostrato che celle a combustibile platinum-free possono rilasciare densità di potenze superiori a 500 mW cm-2. Il risultato della ricerca è stato pubblicato su Angewandte Chemie International Edition (DOI:10.1002/anie.201600647). Gli autori hanno scoperto che un elettrodo anodico, costituito da nanoparticelle di palladio supportate su un composito di Vulcan XC-72 e ossido di cerio (CeO2), esibisce un’alta cinetica di ossidazione dell’idrogeno in ambiente alcalino. La struttura del catalizzatore, che permette l’intimo contatto del palladio con la ceria, favorisce la rottura del legame idrogeno-idrogeno e l’inserzione degli ioni ossidrili sul palladio, accelerando il processo di liberazione di elettroni e quindi la produzione di corrente elettrica nella cella a combustibile.

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