L'idrogeno è un vettore energetico molto promettente. Ma può anche essere pericoloso, in quanto è combustibile e difficile da rilevare. L'utilizzo sicuro dell'idrogeno richiede sensori in grado di rilevare anche la più piccola delle perdite. Ricercatori della Delft University of Technology (TU Delft, Paesi Bassi), KU Leuven (Belgio) e il Rutherford Appleton Laboratory (Regno Unito) hanno scoperto che l'afnio metallico è perfetto per questo lavoro.

L'idrogeno è un valido sostituto dei combustibili fossili come vettore energetico nel prossimo futuro. È pulito, poiché il vapore acqueo e il calore sono gli unici sottoprodotti della combustione, e puoi ricavarne quanto vuoi usando solo acqua e un'altra fonte di energia (ad esempio, energia solare). Ma ci sono ancora alcuni ostacoli da superare per organizzare le infrastrutture intorno all'idrogeno. Uno di questi ostacoli è trovare un modo affidabile per rilevare il gas idrogeno. L'idrogeno reagisce con l'ossigeno, che può potenzialmente causare un'esplosione. È anche importante garantire che meno idrogeno possibile fuoriesca nell'atmosfera.

Estremamente sensibile

Sebbene sia difficile rilevare l'idrogeno, non è impossibile. I sensori ottici esistono. Questi sono materiali che assorbono atomi di idrogeno, un processo che ne altera la riflettività. Questo cambiamento nella riflettività può essere misurato, fornendo così informazioni sulla quantità di idrogeno in un determinato luogo.

"Fino ad ora, il palladio puro è stato utilizzato principalmente come sensore ottico di idrogeno, " afferma il prof. Bernard Dam della TU Delft. "Ma negli ultimi anni, noi di Delft abbiamo dimostrato che una lega oro-palladio è un sensore molto migliore. Anche altri ricercatori di tutto il mondo stanno studiando questo." Palladio-oro, che viene utilizzato anche per realizzare gioielli, ha il vantaggio di funzionare a temperatura ambiente. Sfortunatamente, non è in grado di rilevare basse pressioni di idrogeno.

Facile da calibrare

Ricerca guidata dal dottorando Christiaan Boelsma della TU Delft, che ora è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura , mostra che l'afnio ha questa sensibilità. Bernard Dam dice, "La proprietà unica di questo materiale è che può misurare otticamente un minimo di sei ordini di grandezza di pressione. La pressione più bassa misurata è 10 ^-7 atmosfere, ma questa pressione è determinata dall'impostazione della misurazione. Sembra che una pressione di tre ordini di grandezza inferiore possa essere misurata con afnio, ma dobbiamo fare ulteriori ricerche per confermarlo." Un altro vantaggio è che le proprietà ottiche dell'afnio cambiano linearmente con la pressione e la temperatura del materiale. "Questo rende i sensori di afnio molto facili da calibrare, "dice Dam.

Quindi l'afnio è un sensore di idrogeno migliore del palladio-oro sotto ogni aspetto? No, poiché il materiale funziona meglio a una temperatura di circa 120 gradi Celsius. Dam pensa che questo problema possa essere risolto ponendo un sottile strato di afnio sopra una fibra ottica, prima di riscaldare la fibra con un LED di riscaldamento (vedi foto).

Economia dell'idrogeno

Delft sta attualmente conducendo ricerche approfondite sull'idrogeno. Alla fine dell'anno scorso, Il prof. Fokko Mulder ha presentato il "Battolyser, " un dispositivo che combina lo stoccaggio di elettricità e la produzione di idrogeno in un unico sistema. Il Battolyser è un modo economico per creare e immagazzinare idrogeno, e avvicina ulteriormente la cosiddetta "economia dell'idrogeno". Questa ricerca sui sensori di idrogeno sensibili rappresenta un altro passo nella stessa direzione.