Le 19 décembre 2024, une équipe du Conseil national de la recherche d'Italie a annoncé le développement d'un nouveau catalyseur à faible coût et à haute efficacité nommé 'NiGraf' pour la production électrolytique d'hydrogène à partir de l'eau. Cette recherche, publiée dans Cell Reports Physical Science, implique la collaboration de chercheurs de l'Institut de cristallographie de Bari, de l'Institut des composés organométalliques de Florence et de l'Institut pour l'étude des matériaux nanostructurés de Palerme.
Le dispositif innovant encapsule une structure d'oxyde de graphène à l'intérieur du réseau cristallin de nanoparticules à base de nickel. Ce design améliore l'interaction entre le graphène et le réseau cristallin de nickel, augmentant ainsi l'efficacité et la stabilité du catalyseur. Rocco Caliandro, premier auteur de l'étude, a souligné l'effet coopératif résultant de l'intégration structurelle unique.
De plus, l'équipe de recherche a développé une nouvelle méthode pour étudier le catalyseur dans des conditions opérationnelles en utilisant le faisceau de rayons X à haute intensité du laboratoire national de Brookhaven aux États-Unis. Cette avancée permet une compréhension au niveau atomique des processus se produisant à l'intérieur d'une cellule électrolytique, ce qui est crucial pour le développement de nouveaux électrocatalyseurs pour la production d'hydrogène.
À l'échelle mondiale, environ 60 millions de tonnes d'hydrogène sont produites chaque année, dont 600 000 tonnes proviennent de la séparation électrolytique de l'eau à l'aide d'électrodes à base de nickel. Lorsque l'électricité pour ce processus provient de sources renouvelables, l'hydrogène résultant est qualifié d'hydrogène 'vert', qui peut être reconverti en eau dans des piles à hydrogène pour libérer l'énergie stockée. L'électrolyse à faible coût est considérée comme une technologie clé dans la transition énergétique, nécessitant le développement de matériaux catalytiques plus efficaces et durables.
La recherche a été financée par le Plan national de relance et de résilience (PNRR) dans le cadre des initiatives de recherche sur l'hydrogène. Les auteurs ont conclu que cette réalisation souligne l'importance des grands projets nationaux pour fournir la masse critique nécessaire à des progrès scientifiques significatifs en Italie.