ECCO DOV’È L’IDROGENO PER LA “SVOLTA GREEN”: RIVOLUZIONARIA TECNICA PER OTTENERE UNO SGUARDO DIRETTO SUI PROCESSI CATALITICI A LIVELLO ATOMICO
Team di ricercatori padovani sviluppa una rivoluzionaria tecnica che individua dove si genera, ne valuta l’efficienza e individua i meccanismi molecolari che portano alla formazione dell’idrogeno: uno strumento utilissimo per il PNNR sulle energie alternative.
Il gruppo di “Surface Science and Catalysis” del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova ha sviluppato una nuova tecnica basata sul microscopio a effetto tunnel per visualizzare con precisione atomica diversi processi elettro-catalitici. I ricercatori padovani hanno applicato questo potente strumento di analisi a elettro-catalizzatori per la produzione di idrogeno riuscendo a mappare, con risoluzione mai raggiunta prima, i siti capaci di produrre idrogeno, a valutarne la loro efficienza e a determinare il tipo di meccanismo molecolare che porta alla formazione dell’idrogeno.
La ricerca dal titolo “Atom-by-atom identification of catalytic active sites in operando conditions by quantitative noise detection”coordinata daStefano Agnoli del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova è stata pubblicatasulla rivista «Joule», una sister journal di Cell, focalizzata nel campo delle energie alternative.Nell’articolo vengono illustrati i principi teorici di questa tecnica innovativa e la loro applicazione a diversi materiali dimostrando come sia possibile visualizzare in tempo reale la formazione di idrogeno addirittura su un singolo atomo.
«La tecnica sviluppata dal nostro gruppo parte da un’intuizione del Premio Nobel Gerd Binnig, il primo a ipotizzare che il disturbo che normalmente si riverbera su alcune misure non sia una semplice imperfezione strumentale, ma che racchiuda in sé importanti informazioni connesse a reazioni chimiche. Partendo da questo concetto abbiamo sviluppato una tecnica capace di estrarre queste informazioni nascoste e ottenere uno sguardo diretto sui processi catalitici a livello atomico – dice Stefano Agnoli del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova –. La nuova tecnica sviluppata a Padova è un potentissimo strumento per lo sviluppo di nuovi materiali per la catalisi, indispensabili a rendere il processo elettrochimico economico ed efficiente, e che sono essenziali per la produzione sostenibile di idrogeno a partire dall’acqua attraverso un processo elettrochimico a basso costo. L’idrogeno, sulla scena energetica, si sta candidando come vettore della transizione verso un futuro a zero emissioni di carbonio: tale tecnica potrà essere messa a servizio del nuovo piano PNNR nell’ambito delle tematiche per le energie alternative. Al momento il passaggio da combustibili fossili a energie rinnovabili è limitato dalla capacità di produrre e convertire in elettricità il cosiddetto idrogeno verde. Questo studio – conclude Agnoli – offre la possibilità di osservare con una risoluzione spaziale, fino ad oggi mai vista, questi processi consentendo non solo di identificare i materiali più efficaci, ma anche sviluppare le conoscenze necessarie per farne nascere di nuovi».
Titolo: “Atom-by-atom identification of catalytic active sites in operando conditions by quantitative noise detection” – «Joule» – 2022
Autori: Marco Lunardon1, Tomasz Kosmala,1,2 Christian Durante,1 Stefano Agnoli*1 and Gaetano Granozzi1
1 Dipartimento di Scienze Chimiche and INSTM Research Unit, Università degli Studi di Padova,
2 Institute of Experimental Physics, University of Wrocław, pl. M. Borna 9, 50-204 Wrocław, Poland
Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università degli Studi di Padova sulla rivoluzionaria tecnica che lancia uno sguardo sui processi catalitici dell’idrogeno.
Organizzato dal Dipartimento di Fisica e Astronomia e dal Centro per i Musei dell’Università di Padova, l’evento ha riproposto a distanza di 168 anni una delle prime dimostrazioni di illuminazione elettrica pubblica in Italia voluta e organizzata da Francesco Zantedeschi, professore di fisica presso l’Ateneo patavino.
Il 31 agosto del 1853, infatti, proprio nel utilizzando una lampada ad arco voltaico, Zantedeschi illuminò il Cortile Antico di Palazzo del Bo dalle 20 fino a mezzanotte, suscitando meraviglia nella popolazione. Sembra che gli abitanti dei vicini Colli Euganei, abbiano creduto si trattasse addirittura di un incendio in città. La serata è stata aperta con i saluti del Rettore dell’Università di Padova, Rosario Rizzuto, dell’Assessora del Comune di Padova, Francesca Benciolini, del direttore del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Ateneo, Flavio Seno, della direttrice Valentina Casi del MUMEC (Museo dei Mezzi di Comunicazione di Arezzo) e del curatore scientifico del MUMEC, Fausto Casi. Dopo l’intervento sull’illuminazione elettrica nell’800 di Paolo Brenni (Museo Galileo di Firenze) e lo spettacolo teatrale ‘Il 31 agosto 1853 a Padova’ con Lorenzo Maragoni e accompagnamento musicale di Annamaria Moro e Francesco Rocco, è stata accesa da Fausto Casi la lampada ad arco voltaico ottocentesca prestata dal MUMEC.
Caratteristiche tecniche
Lampada ad arco con regolatore del tipo Victor Serrin della metà del 1800
Proprietà: “Collezione Fausto Casi di Arezzo”
Gestione del MUMEC – Museo dei Mezzi di Comunicazione
Lampada ad arco per illuminazioni di gallerie teatri e luoghi all’aperto è usata anche nel campo fotografico per l’impressione dei dagherrotipi negli anni 1850 – 1870. La ditta di costruzione e della ditta ”Tecnomasio Italiano – Milano”, con ulteriore firma di ”Ing. Longoni Luigi”, uno dei fondatori della Tecnomasio Italiano con Carlo Dell’Acqua e Alessandro Duroni. I due carboni si accendono al centro di una parabola in rame argentato e lucidato, che riflette il bagliore dell’arco voltaico nell’ambiente circostante con una intensità di luce che all’epoca non aveva concorrenza. L’apparato ha un controllo del consumo dei due elettrodi di carbone, per mantenere l’arco luminoso al massimo del rendimento, costituito da un regolatore del tipo inventato a Parigi da Victor Serrin (1829-1905) che, assieme a Foucault, Dubosque ed altri, risolsero il problema del mantenimento della distanza degli elettrodi con complessi apparati elettromeccanici di nuova concezione rendendo queste lampade delle vere e proprie “macchine automatiche” i cui primi modelli erano costosissimi. L’alimentazione dell’apparato, in questi primi esperimenti, era effettuata con un complesso circuito di PILE a tazza del tipo BUNSEN con almeno 80 – 100 elementi1, posti in serie/parallelo. Oggi alimentiamo l’apparato dalla corrente alternata di linea al 220 Volt, utilizzando un alimentatore/raddrizzatore che fornisce corrente unidirezionale con le seguenti caratteristiche: primo trasformatore da circa 1.000 Volt/Ampere di potenza da 220 a 110 Volt; secondo trasformatore, sempre da circa 1.000 Volt/Ampere primario 110/ secondario 30 Volt misurata costantemente con il suo strumento (Voltmetro) originale ancora funzionante; uscita del secondo trasformatore con corrente al secondario 30 Ampere, collegato ad un grosso; reostato a filo con un commutatore a 4 posizioni per la regolazione dell’assorbimento; l’uscita del reostato, il centrale del commutatore, è messa in serie al raddrizzatore costituito dai due diodi di grossa potenza che, per garantire l’alto assorbimento senza nuocere, sono stati posti in parallelo, accollandosi ciascuno la metà della corrente richiesta dalla lampada; un grosso condensatore elettrolitico, da 22.000 Micro Farad, è collegato all’uscita del raddrizzatore in modo che, con la sua carica dovuta alla presenza della semionda, possa fornire una tensione di uscita non solo raddrizzata ma anche abbastanza livellata.
Il Museo “Giovanni Poleni”, che si trova in via Loredan 10 a Padova, aprirà le porte al pubblico a partire dal 2 settembre con un nuovo riallestimento capace di valorizzare a pieno la collezione dei 499 oggetti esposti. Dall’astrolabio alle macchine a vapore, dal battipalo che servì per la ricostruzione del ponte di Bassano alla macchina divulsoria ideata da Poleni per il restauro della Cupola di San Pietro, per citare solo alcuni degli oggetti che compongono una delle collezioni più ricche d’Europa.
