Nuova acqua

Gli scienziati australiani affermano di aver trovato un modo molto più economico ed efficiente per separare l'idrogeno dall'acqua, utilizzando catalizzatori di ferro e nichel facilmente reperibili invece dei costosi e rari catalizzatori di rutenio, platino e iridio preferiti dagli attuali produttori di idrogeno su larga scala, che sono letteralmente migliaia di volte più costosi.

Si sta facendo molto per lo sviluppo dell’idea di “economia dell’idrogeno”, in cui i combustibili a idrogeno compresso diventeranno una fonte di energia comune quanto la benzina, e le auto a celle a combustibile prenderanno posto accanto ai motori a combustione e ai veicoli elettrici nel mix dei trasporti.

Ieri abbiamo scritto della prima nave da trasporto di idrogeno liquido al mondo, progettata per trasportare l'idrogeno prodotto in Australia attraverso l'acqua per essere utilizzato in Giappone come energia pulita. In questo momento, però, l’Australia sta producendo idrogeno in uno dei modi più sporchi possibili: utilizzando la lignite, un processo che richiede 160 tonnellate di carbone per produrre tre tonnellate di idrogeno liquido compresso, con un’enorme quantità di 100 tonnellate di anidride carbonica come effetto collaterale. Prodotto.

Si stima che la torta dell’idrogeno “energia pulita”, in particolare in Giappone e Corea, varrà trilioni di dollari nei prossimi decenni, quindi molti cercatori fiutano enormi opportunità di esportazione di energia, ma realisticamente, fino a quando i conti non inizieranno ad accumularsi su opportunità più verdi modi di produrre idrogeno, i costi ambientali della produzione di questa roba in massa potrebbero essere schiaccianti.

Il modo “verde” per produrre idrogeno è separarlo dall’acqua utilizzando l’elettrolisi. Metti l'acqua in un contenitore con un paio di elettrodi al suo interno e applica energia. L'ossigeno si raccoglie all'anodo, l'idrogeno al catodo, e se l'elettricità immessa in questo processo è stata generata in modo sostenibile, allora congratulazioni, hai dell'idrogeno propriamente verde, purché non lo porti in giro con camion diesel e le navi, e anche l'energia che usi per comprimerle e raffreddarle è verde.

Il problema finora è stato che la scissione dell’acqua è costosa e inefficiente, rendendo difficile per l’idrogeno verde competere con l’idrogeno bruno, o addirittura con la benzina. Tutto ciò rende interessante e significativo questo recente sviluppo da parte di un gruppo di ricerca distribuito in tre importanti università australiane – UNSW, Griffith e Swinburne.

In un articolo pubblicato su Nature Communications, il team ha affermato di essere riuscito a sostituire il costoso platino sul catalizzatore al carbonio utilizzando un "catalizzatore di nanoparticelle Janus con un'interfaccia nichel-ossido di ferro" - e che il circuito risultante è stato in grado di dividere l'acqua con "per quanto ne sappiamo, l'efficienza energetica più alta (83,7%) finora riportata."

"Quello che facciamo è rivestire gli elettrodi con il nostro catalizzatore per ridurre il consumo di energia", afferma il professor Chuan Zhao della UNSW School of Chemistry. "Su questo catalizzatore c'è una minuscola interfaccia su scala nanometrica dove ferro e nichel si incontrano a livello atomico, che diventa un sito attivo per scindere l'acqua. Qui è dove l'idrogeno può essere diviso dall'ossigeno e catturato come combustibile, e l'ossigeno può essere smaltito come rifiuto ecologico."

"L'interfaccia su scala nanometrica cambia radicalmente le proprietà di questi materiali", continua. "I nostri risultati mostrano che il catalizzatore al nichel-ferro può essere attivo quanto quello al platino per la generazione di idrogeno. Un ulteriore vantaggio è che il nostro elettrodo al nichel-ferro può catalizzare sia la generazione di idrogeno che di ossigeno, quindi non solo potremmo ridurre i costi di produzione di utilizzando elementi abbondanti sulla Terra, ma anche i costi di produzione di un catalizzatore invece di due."

Resta da vedere come questo sviluppo potrebbe influenzare il costo della produzione di idrogeno su larga scala, ma Zhao è molto ottimista: "Parliamo da anni dell'economia dell'idrogeno, ma questa volta sembra che stia davvero arrivando".

Resta anche da vedere se paesi come l’Australia riusciranno a costruire abbastanza generatori solari o eolici per essere esportatori di idrogeno veramente “verde” su una scala che potrebbe intaccare significativamente i livelli di smog di Tokyo o Seul. O addirittura se questi paesi affamati di esportazioni si pentiranno di aver spedito grandi quantità di acqua all’estero sotto forma di carburante. Fino a quando la gomma non incontra la strada di una catena di approvvigionamento internazionale dell’idrogeno, sembra essere giustificato un sano grado di scetticismo.