El 19 de diciembre de 2024, un equipo del Consejo Nacional de Investigación de Italia anunció el desarrollo de un nuevo catalizador de bajo costo y alta eficiencia llamado 'NiGraf' para la producción electrolítica de hidrógeno a partir de agua. Esta investigación, publicada en Cell Reports Physical Science, involucra la colaboración de investigadores del Instituto de Cristalografía en Bari, del Instituto de Compuestos Organometálicos en Florencia y del Instituto para el Estudio de Materiales Nanostructurados en Palermo.
El dispositivo innovador encapsula una estructura de óxido de grafeno dentro de la red cristalina de nanopartículas a base de níquel. Este diseño mejora la interacción entre el grafeno y la red cristalina de níquel, aumentando así la eficiencia y estabilidad del catalizador. Rocco Caliandro, el autor principal del estudio, destacó el efecto cooperativo que resulta de esta integración estructural única.
Además, el equipo de investigación desarrolló un nuevo método para estudiar el catalizador en condiciones operativas utilizando el haz de rayos X de alta intensidad del Laboratorio Nacional de Brookhaven en Estados Unidos. Este avance permite una comprensión a nivel atómico de los procesos que ocurren dentro de una celda electrolítica, lo cual es crucial para el desarrollo de nuevos electrocatalizadores para la producción de hidrógeno.
A nivel mundial, se producen aproximadamente 60 millones de toneladas de hidrógeno anualmente, de las cuales 600,000 toneladas se obtienen mediante la separación electrolítica del agua utilizando electrodos a base de níquel. Cuando la electricidad para este proceso proviene de fuentes renovables, el hidrógeno resultante se clasifica como 'hidrógeno verde', que puede ser convertido nuevamente en agua en pilas de combustible para liberar la energía almacenada. La electrólisis de bajo costo se considera una tecnología clave en la transición energética, que requiere el desarrollo de materiales catalíticos más eficientes y duraderos.
La investigación fue financiada por el Plan Nacional de Recuperación y Resiliencia (PNRR) como parte de las iniciativas de investigación sobre hidrógeno. Los autores concluyeron que este logro subraya la importancia de los grandes proyectos nacionales para proporcionar la masa crítica necesaria para avances científicos significativos en Italia.