Un modo migliore per ottenere idrogeno dall'acqua

Un approccio sperimentale alla scissione dell'acqua potrebbe portare a un metodo relativamente economico e pulito per la produzione di idrogeno su larga scala che non richiede combustibili fossili. Il processo scinde l'acqua in idrogeno e ossigeno utilizzando calore e catalizzatori realizzati con materiali poco costosi.

Mark E. Davis

La scissione dell'acqua a causa del calore è un'alternativa all'elettrolisi, che è costosa e richiede grandi quantità di elettricità. Il nuovo approccio, sviluppato dal professore di ingegneria chimica del Caltech Mark Davis, evita i problemi chiave con i precedenti metodi di scissione dell'acqua basati sul calore. Funziona a temperature relativamente basse e non produce prodotti intermedi tossici o corrosivi.

Quasi tutto l'idrogeno attualmente utilizzato nei processi industriali, come la produzione di benzina, proviene dal reforming del gas naturale. Se le case automobilistiche iniziano a vendere un gran numero di veicoli a celle a combustibile a idrogeno, come hanno detto che intendono fare alla fine, è probabile che anche l'idrogeno per quelli provenga dal gas naturale, a meno che non vengano commercializzati processi come quello di Caltech.

L'approccio di base nella scissione dell'acqua ad alta temperatura consiste nel riscaldare un metallo ossidato per eliminare l'ossigeno, quindi aggiungere acqua. Nel caso di Davis, il materiale di partenza è l'ossido di manganese e le reazioni sono facilitate facendo entrare e uscire ioni sodio da esso. Senza il sodio, le temperature salirebbero ben oltre i 1.000 °C, dice Davis. Con esso, le reazioni funzionano a temperature di 850 °C o inferiori.

La tecnologia è probabilmente lontana dall'essere commercializzata. Richiede ancora temperature piuttosto elevate, ad esempio un paio di centinaia di gradi superiori a quelle utilizzate per azionare le turbine a vapore nelle centrali a carbone e nucleari. La produzione di quelle temperature senza combustibili fossili implicherebbe probabilmente una delle due tecnologie, nessuna delle quali è attualmente utilizzata commercialmente: reattori nucleari ad alta temperatura o impianti solari termici ad alta concentrazione che utilizzano anelli di specchi per concentrare la luce solare più intensamente di quanto non avvenga oggi in centrali solari termiche.

Anche l'approccio Caltech dovrebbe essere testato per assicurarsi che il ciclo di scissione dell'acqua possa essere eseguito ripetutamente. Finora, i ricercatori hanno dimostrato che gli stessi materiali possono essere riutilizzati cinque volte, ma se si volesse far funzionare davvero una di queste cose, sarebbe necessario eseguirla per migliaia di cicli, afferma Davis. Dice che tali test vanno oltre lo scopo del suo laboratorio. Ci sentiamo bene riguardo al potenziale per molti cicli su questo, ma finché non lo fai, non lo sai, dice. Tutto ciò che abbiamo fatto qui è stato dimostrare che la chimica poteva funzionare.

Anche il tasso di produzione di idrogeno dovrebbe essere aumentato, ad esempio passando a materiali con una superficie maggiore. E Davis spera di abbassare ulteriormente le temperature necessarie. L'obiettivo è utilizzare questo processo o uno simile per sfruttare il calore di scarto nelle acciaierie e nelle centrali elettriche. Questo è un buon inizio, ma più in basso andiamo, meglio è, dice.

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