Obiettivo 1: Produzione di idrogeno verde e pulito
REFERENTE/I
Marco Bellini – CNR
marco.bellini@iccom.cnr.it
Attività
L’obiettivo è diminuire il costo di produzione dell’idrogeno verde rispetto agli attuali 6,55 $ kg-1 affinché questo vettore diventi una alternativa sostenibile all’attuale sistema energetico.
Nell’elettroreforming la reazione anodica di evoluzione di ossigeno che avviene in elettrolisi è sostituita da l’ossidazione di una molecola sacrificale, come un alcol, a composti carbossilici di interesse industriale. Questa ossidazione è energeticamente più vantaggiosa rispetto all’evoluzione di ossigeno se l’alcol è prodotto a partire dalle biomasse di seconda generazione. L’assenza di ossigeno al lato anodico riduce il rischio di esplosione dovuto alla miscelazione con H2 e offre la possibilità di precomprimere l’idrogeno direttamente in cella in condizioni di sicurezza, riducendone ulteriormente i costi energetici ed economici di produzione.
Figura 1
Rappresentazione schematica di un elettroreformer operante con membrana AEM
Risultati
Il reformer AEM realizzato al mese 12 col catalizzatore anodico nanostrutturato (Pd1Cu1)L(1%)@Cv (a basso contenuto di metallo nobile) e alimentato con etanolo e glicerolo ha permesso di produrre idrogeno verde e chemicals ad alto valore aggiunto (come acetato, glicerato o tartronato) con elevate selettività. L’effetto sinergico fra Cu e Pd permette di raggiungere una attività specifica di 6 A mgPd-1 per l’ossidazione del glicerolo, ben dieci volte superiore ad un catalizzatore costituito da solo Pd avente lo stesso carico metallico.
Il reformer PEM realizzato al mese 24 col catalizzatore anodico Pt1Ru1@Ck e alimentato con EtOH 2M ha permesso di produrre idrogeno e acido acetico (chemical di rilevanza industriale) a densità di corrente di 0.94 A cm−2 a 90°C e 0.9V. La produzione di acido acetico avviene a temperature inferiori a 100° e pressione atmosferica, condizioni molto più blande rispetto ai tradizionali processi industriali (processo Monsanto o processo Cativa).
Figura 2
Sintesi del catalizzatore Pd1Cu1(1%)@Cv
Figura 3
Attività del catalizzatore Pt1Ru1@Ck per il reforming di etanolo in ambiente acido. (a) Voltammetrie a scansione lineare in semicella (b) LSV del reformer completo. (c) Spettroscopia di impedenza del reformer operante a 90°C e alimentata con EtOH 2M, registrata a 0.1 e 0.5V.
Team di ricerca
Il gruppo di ricerca è composto da una tre unità CNR: una dell’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici (ICCOM) di Firenze, una dell’Istituto di Tecnologie Avanzate per l’Energia (ITAE) di Messina e una dell’Istituto di Chimica della Materia Condensata e Tecnologie per l’Energia (ICMATE) di Padova.
ICCOM è referente per la linea di attività.
In collaborazione con:
Documenti
Lo Vecchio, C.; Mosca, E.; Trocino, S.; Baglio, V. Investigation of an Ethanol Electroreforming Cell Based on a Pt1Ru1/C Catalyst at the Anode. Catalysts 2024, 14, 415. https://doi.org/10.3390/ catal14070415
G. Alemany-Molina, E. Mosca, C. Lo Vecchio, A.S. Aricò, E. Morallón, D. Cazorla-Amorós, V. Baglio. Efficient biomass-derived catalysts for alkaline short-chain alcohols electroreforming: A focus on low platinum loading. Journal of Power Sources, 2025, 631, 236298. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.236298
Maria V. Pagliaro, Francesca Bruni, Werner Oberhauser, Laura Capozzoli, Enrico Berretti, Francesco Bartoli, Marco Bellini, Lorenzo Poggini, Claudio Evangelisti, Jacopo Orsilli, Hamish A. Miller, and Francesco Vizza. Hydrogen and High-Value-Added Chemicals from Glycerol Electroreforming Using a Highly Efficient and Selective Ligand-Stabilized PdCu Catalyst. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2025 13 (13), 4975-4987. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c09284
Martínez, S.J.; Cos-Hugas, R.; Bellini, M.; Miller, H.A.; Lavacchi, A.; Rodríguez, J.L.; Pastor, E. Ni Nanoparticles Supported on Graphene-Based Materials as Highly Stable Catalysts for the Cathode of Alkaline Membrane Fuel Cells. Nanomaterials 2024, 14, 1768. https:// doi.org/10.3390/nano14211768
