Ottimizzazione di nanostrutture di NiO via sintesi idrotermale per la produzione di H2 verde

I cambiamenti climatici globali e i crescenti danni ambientali dovuti all’impiego di combustibili fossili impongono un importante cambiamento di paradigma nella produzione, nello stoccaggio e nell'utilizzo di energia. In questo contesto, l'idrogeno molecolare, come vettore energetico pulito a basso impatto ambientale, può svolgere un ruolo chiave nell’abito dello sviluppo di energie sostenibili. Tra le diverse strategie per produrre idrogeno verde, l'elettrolisi dell'acqua rappresenta una valida alternativa per la decarbonizzazione del futuro panorama energetico. Tuttavia, nella scissione dell'H₂O, la reazione catodica di evoluzione dell'H₂ (HER) è accoppiata alla lenta reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER), la cui barriera di attivazione intrinsecamente elevata limita l'efficienza complessiva del processo e ne impedisce un efficiente impiego su larga scala. Per superare tali limitazioni, è possibile accoppiare al processo catodico HER l'ossidazione anodica di alcoli derivati da biomasse. Questa strategia rappresenta un’alternativa accattivante per produrre H₂ con un basso consumo energetico ed al contempo ottenere sottoprodotti ad alto valore aggiunto. In questo contesto, l'etanolo derivato da biomassa, una fonte ampiamente disponibile e a zero emissioni di carbonio, rappresenta una risorsa promettente grazie alla sua elevata densità energetica (8,0 kWh/kg), alla bassa tossicità, alla facilità di manipolazione e stoccaggio. Queste caratteristiche favorevoli hanno stimolato lo sfruttamento della reazione di elettroossidazione dell'etanolo (EOR) sia in abbinamento all'elettrolisi HER che nelle celle a combustibile a etanolo diretto (DEFC), foto-assistite, per la generazione di energia pulita. In questo lavoro di tesi, l’attenzione è stata rivolta alla sintesi e alla caratterizzazione di nanosistemi supportati a base di NiO preparati mediante un approccio idrotermale, variando sia il tempo di deposizione e/o accoppiandoli al nitruro di carbonio (gCN). I Materiali così ottenuti sono stati caratterizzati in dettaglio, dal punto di vista strutturale, morfologico e composizionale al fine di ottenere una dettagliata descrizione delle loro caratteristiche chimico-fisiche in vista dei test funzionali.