L'OFFERTA BASE

In sostanza, nelle circostanze in cui il trasporto dell'idrogeno (H2) è un problema, con i nanocatalizzatori di materiali quantistici dall'architettura atomica modificata, potenziamo le soluzioni per la produzione e lo stoccaggio di H2 - in loco.

I nanocatalizzatori di materiali quantistici sono l'offerta chiave. 

I materiali quantistici sono una classe di nicchia di nanomateriali, di dimensioni tipicamente inferiori a 20 nm o 0,02 um. Sono la classe di nanomateriali più difficile da produrre e la più efficiente per le applicazioni industriali. Per ottenere un'elevata attività catalitica, sia per l'immagazzinamento che per la generazione di H2, è fondamentale che la loro superficie non venga oscurata da ligandi, impurità e altre molecole di capping utilizzate, ad esempio, durante la procedura di sintesi.

GENERAZIONE DI IDROGENO

A tal fine, offriamo materiali quantistici ad architettura atomica ad alta superficie privi di ligando per la generazione di idrogeno (H2) che aumentano la reattività, consentendo un abbassamento della barriera energetica di reazione per la scissione dell'acqua e la capacità di assorbimento nanocatalitico di H2.

STOCCAGGIO DI IDROGENO

Sebbene l'idrogeno abbia la più alta densità di energia gravimetrica di tutte le sostanze conosciute (120-142 MJ/kg), non è all'altezza delle fonti naturali di combustibile quando si tratta di densità di energia volumetrica (9 MJ/L).

Quali sono le implicazioni?

In uno scenario in cui un sistema è limitato con un limite di peso di 1 chilogrammo (kg) o 2,2 libbre, l'idrogeno liquido conterrebbe una quantità superiore di energia. Tuttavia, in uno scenario con un limite di volume del serbatoio di 1 litro (0,22 galloni), altri carburanti tendono a trasportare più energia.

Il problema del volume e della densità di energia è un problema che i materiali quantistici possono affrontare, assorbendo più H2 per unità di volume di nanocatalizzatore (in alcuni casi 1000 volte il loro volume in H2) e superando i limiti di volume dei serbatoi, ove applicabile, per densità di energia disponibile.

I nanocatalizzatori per lo stoccaggio possono quindi essere utilizzati a basso volume e di conseguenza in peso, immagazzinando più H2 per una maggiore densità di energia erogabile per unità di volume, per serbatoio di stoccaggio.

La ragione di ciò è che i materiali quantistici hanno una maggiore capacità di stoccaggio rispetto ai sistemi normali e questo bilancia i costi a lungo termine. La quantità di idrogeno che può essere adsorbita è praticamente proporzionale alla superficie specifica dei substrati di adsorbimento (i.e. nanocatalizzatori).

IN SINTESI

I catalizzatori quantici potenziano la generazione di H2 , senza la necessità di input di energia elettrica, alte temperature o fotoattivazione. Le reazioni sono intrinsecamente nano-catalitiche, sostanziali e avvengono a temperatura ambiente, persistendo per lunghi periodi di tempo.

Tutti i prodotti sono forniti in polvere, per l'uso diretto in tale stato o per la formazione di pellet. I catalizzatori quantistici possono essere post-elaborati per la rigenerazione e il riutilizzo, quando necessario.

PURIFICAZIONE DELL'IDROGENO GASSOSO PER PROCESSI BASATI SUL SYNGAS

L'idrogeno (H2) può essere prodotto sia dagli idrocarburi che dall'acqua, attraverso un'ampia gamma di tecniche. Il nostro obiettivo è quello di soddisfare le esigenze di diversi approcci industriali, per lo sviluppo collettivo dell'economia dell'H2, in modo sostenibile.

Lo stoccaggio e il trasporto dell'idrogeno rimangono aspetti impegnativi da superare, in quanto sono prerequisiti critici per la realizzazione di un'economia basata sull'idrogeno. Un meccanismo di stoccaggio praticabile prevede l'uso di nanocatalizzatori ad alta superficie, progettati in modo unico, che hanno lo scopo multifunzionale di facilitare l'assorbimento e la dissociazione dell'H2 e di proteggere la superficie dalla corrosione.

La maggior parte dell'H2 attualmente prodotto è sotto forma di syngas, generato dalla gassificazione degli idrocarburi, che rilascia grandi quantità di monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO2). Nella (nano)catalisi eterogenea, si osserva che i veleni (ad esempio, zolfo, arsenico e CO) disattivano le reazioni catalizzate attraverso l'adsorbimento irreversibile nei siti attivi del catalizzatore, inibendo il corretto stoccaggio dell'H2.

Il motivo è che esiste una competizione tra il veleno e il reagente (ad esempio H2) per i siti di adsorbimento disponibili sulla superficie del (nano)catalizzatore. Le specie avvelenanti del catalizzatore tendono a inibire l'adsorbimento dissociativo dell'H2 sulla superficie, che è la fase iniziale del processo di assorbimento/desorbimento. 

è la fase iniziale del processo di assorbimento/desorbimento. I catalizzatori tendono a essere particolarmente vulnerabili ai veleni come l'idrogeno solforato (H2S) e il CO, che sono tra le specie contaminanti presenti nei combustibili idrocarburici utilizzati per la produzione di H2. Il CO, di per sé, blocca fortemente la capacità di inserimento dell'H2 e la sua rimozione per la produzione di energia dai (nano)catalizzatori.

Va da sé che un flusso di gas H2 di elevata purezza è fondamentale sia per lo stoccaggio dell'H2 che per le prestazioni delle celle a combustibile. Le specie che avvelenano i catalizzatori devono quindi essere rimosse in modo sostanziale, poiché impediscono questi meccanismi, anche a concentrazioni molto basse. Nel caso del CO, una specie fortemente adsorbente, la sua concentrazione dovrebbe essere inferiore a 10 ppm, per garantire il corretto funzionamento del sistema. 

L'assorbimento dei veleni sulle superfici dei (nano)catalizzatori può essere sfruttato in modo vantaggioso, attraverso la progettazione di materiali nano-catalitici altamente selettivi per il gas, per rimuovere efficacemente i veleni e ridurre al minimo la loro accumulazione competitiva a valle, dove è richiesto H2 puro per lo stoccaggio.

Progettiamo e produciamo diversi materiali nanocatalitici ad alte prestazioni, per svolgere varie funzioni a sostegno dell'economia dell'H2, dalla produzione e stoccaggio di H2 alla generazione di energia.

Forniamo nanocatalizzatori altamente selettivi che possono essere utilizzati per purificare il gas H2. Questi nanocatalizzatori possono essere utilizzati come letti di polvere o pellettati, per agire come sorbenti per la rimozione efficace di contaminanti come CO, CO2, H2S, SOx, mercurio, arsenico, selenio e fosforo dal syngas ad alta temperatura. Inoltre, il nanocatalizzatore può essere riciclato per il riutilizzo, come misura di recupero dei costi e di estensione della durata del servizio.