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Un modo più economico per produrre idrogeno dall'acqua
Una delle principali barriere che bloccano l'uso su larga scala delle celle a combustibile sono i costosi catalizzatori utilizzati per produrre combustibile a idrogeno dall'acqua. I ricercatori dell'Università di Calgary affermano di aver sviluppato un nuovo metodo per produrre catalizzatori utilizzando metalli poco costosi.
Due elettrodi rivestiti con pellicole Fe40Ni60O producono idrogeno e ossigeno dall'acqua utilizzando meno elettricità che senza catalizzatore. Credito: Università di Calgary.
Due professori di chimica, Curtis Berlinguette e Simon Trudel, hanno pubblicato oggi a carta in Scienza mostrando come si comportano i loro elettrocatalizzatori e materiali più costosi. Hanno brevettato il loro metodo di produzione e hanno formato una società chiamata FuocoAcqua Combustibile che prevede di avere un prodotto disponibile già dal prossimo anno. L'obiettivo è realizzare un elettrolizzatore, un dispositivo che scinde l'acqua per produrre idrogeno e ossigeno, che sia abbastanza conveniente per aziende e consumatori.
La loro invenzione sta creando catalizzatori da una combinazione di composti metallici che utilizzano ferro, cobalto e nichel. Il processo, che tratta i composti metallici o gli ossidi con la luce, non richiede alte temperature.
La scoperta nel nostro articolo è la capacità di realizzare film catalizzatori con una distribuzione uniforme di multiplo metalli, dice Berlinguette. Usiamo una tecnica che utilizza la luce per decomporre i precursori rispettosi dell'ambiente presenti nell'aria nei nostri film catalitici. Il processo è scalabile e si traduce in quasi tutti i metalli della tavola periodica.
I catalizzatori convenzionali sono realizzati con metalli rari o costosi, come il platino. Il metodo dei ricercatori di Calgary produce film amorfi nella loro forma molecolare, piuttosto che una struttura cristallina. Quella struttura altamente disordinata li rende effettivamente più reattivi.
Il professore di Harvard Daniel Nocera, mentre era al MIT, ha introdotto un catalizzatore a basso costo fatto di un ossido di cobalto amorfo per scindere l'acqua per produrre idrogeno. Una società chiamata Sun Catalytix è stata costituita nel 2009 utilizzando venture e finanziamenti governativi per commercializzare il suo lavoro, ma ha lottato per realizzare un prodotto praticabile e da allora ha spostato la sua attenzione sulla produzione di batterie a flusso. (Vedi, Sun Catalytix cerca il secondo atto con la batteria a flusso.)
Berlinguette afferma che lui e Trudel hanno avanzato lavori precedenti perché il loro processo può essere utilizzato su qualsiasi metallo della tavola periodica e combina più metalli. I catalizzatori amorfi eterogenei sono ben noti, dice. Il problema è che è difficile realizzare materiali amorfi con molti altri metalli (oltre all'ossido di cobalto) ed è infinitamente più difficile introdurre più tipi di metalli nei film amorfi.
Un elettrolizzatore commercialmente valido è considerato un componente chiave per l'economia dell'idrogeno a lungo cercata. Un buon catalizzatore può ridurre la quantità di elettricità necessaria per produrre idrogeno e ossigeno dall'acqua. L'idrogeno verrebbe quindi immagazzinato in serbatoi e immesso in celle a combustibile per produrre elettricità secondo necessità.
Inizialmente, FireWater Fuel intende sviluppare un elettrolizzatore per produrre idrogeno per lo stoccaggio di energia nei parchi eolici. Intende creare un prototipo commerciale di un elettrolizzatore delle dimensioni di un congelatore che convertirà pochi litri di acqua al giorno in elettricità per i consumatori entro il 2015.