Scienziati giapponesi trovano un sistema per immagazzinare e rilasciare idrogeno in modo sicuro ed economico

Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology hanno scoperto che l’idrogeno immagazzinato in fogli di boruro di idrogeno può essere rilasciato in modo efficiente per via elettrochimica. Attraverso una serie di esperimenti, hanno dimostrato che la dispersione di questi fogli in un solvente organico e l’applicazione di una piccola tensione sono sufficienti per rilasciare in modo efficiente tutto l’idrogeno immagazzinato. I risultati suggeriscono che i fogli di boruro di idrogeno potrebbero presto diventare un modo sicuro e conveniente per immagazzinare e trasportare l’idrogeno, che è un carburante più pulito e sostenibile.

Il documento di ricerca, pubblicato sulla rivista Small, riporta il potenziale investigato delle lastre di boruro di idrogeno (HB) come vettori pratici di idrogeno.

Gli scienziati di tutto il mondo sono alla ricerca di alternative più pulite ai combustibili fossili e molti ritengono che l’idrogeno sia la nostra migliore scommessa. Come risorsa energetica ecologica quando viene bruciato o alimentato da una cella a combustibile, l’idrogeno come diidrogeno a due atomi (H2) può essere utilizzato nei veicoli e nelle centrali elettriche.

Come avviene il rilascio dell’idrogeno

Nel frattempo, immagazzinare e trasportare l’H2 in modo sicuro ed efficiente rimane una sfida. L’idrogeno gassoso compresso presenta rischi piuttosto significativi di esplosione e perdita, mentre l’idrogeno liquido deve essere mantenuto a temperature estremamente basse, il che è molto costoso.

Un concetto non nuovo, ma ora molto più efficiente

Immagazzinare l’idrogeno nelle lastre HB non è un concetto del tutto nuovo, e molti aspetti delle loro potenziali applicazioni come vettori di idrogeno sono già stati studiati.

Tuttavia, la parte difficile è far uscire l’idrogeno dalle lastre. Per rilasciare l’H2 dai fogli di HB, è necessario un riscaldamento ad alte temperature o una forte illuminazione ultravioletta (UV). Ma entrambi gli approcci presentano degli svantaggi intrinseci, come il consumo energetico elevato o il rilascio incompleto di H2.

Quindi, il team ha avviato una ricerca su una potenziale alternativa: il rilascio elettrochimico.

Considerando il meccanismo del rilascio di H2 dai fogli di HB indotto dai raggi UV, il team ha ipotizzato che l’iniezione di elettroni da un elettrodo catodico nei nanoscheletri di HB mediante un’alimentazione elettrica potrebbe essere un modo superiore per rilasciare H2 rispetto all’irradiazione UV o al riscaldamento.

Sulla base di questa teoria, i ricercatori hanno disperso i fogli di HB in acetonitrile – un solvente organico – e hanno applicato una tensione controllata alla dispersione. Gli esperimenti hanno rivelato che quasi tutti gli elettroni iniettati nel sistema elettrochimico sono stati utilizzati per convertire gli ioni H+ dei fogli HB in molecole H2.

In particolare, l’efficienza di Faraday di questo processo, che misura la quantità di energia elettrica convertita in energia chimica, era superiore al 90%. 

Il team ha anche condotto esperimenti di tracciamento isotopico per confermare che l’H2 rilasciato elettrochimicamente proveniva dalle lastre HB e non da un’altra reazione chimica.

Questo sistema permette di trasportare relativamente grandi quantità di idroogeno in modo sicuro ed efficiente, senza utilizzare pesanti serbatoi o porsi il problema di utilizzare l’idrogeno liquido a bassissime temperature, ed evitando dispersioni,, pericolose, nell’atmosfera quando il sistema non è utilizzato.

Un grande passo avanti nell’utilizzo dell’idrogeno, ma che ancora non vede la soluzione del passaggio finale: come ottenere l’idrogeno stesso?