Se ti stai chiedendo quando un'auto alimentata a idrogeno diventerà un'opzione praticabile per te, prendi il cuore. Un team che comprende scienziati del National Institute of Standards and Technology (NIST) potrebbe aver superato un ostacolo significativo alla produzione di celle a combustibile a idrogeno creando un modo per verificare se i costosi catalizzatori di cui hanno bisogno le celle sono stati incorporati in modo rapido ed efficace. Metodi di misurazione migliorati sono fondamentali per portare l'energia dell'idrogeno un passo più vicino alla produzione di massa economica.

I veicoli a idrogeno non hanno ancora conquistato la strada come quelli elettrici, ma non è per mancanza di efficienza o rispetto dell'ambiente. Il gas idrogeno contiene circa tre volte più energia in massa rispetto ai combustibili fossili, e l'unico sottoprodotto di una cella a combustibile è l'acqua. Ma, mentre riempire un serbatoio di carburante con idrogeno è veloce, costruire il motore non lo è, almeno per gli standard industriali. Una cella a combustibile richiede strati sottili di un catalizzatore a base di platino per convertire l'idrogeno in energia elettrica, e all'industria mancava un modo efficiente per valutare le proprietà degli strati. Quella mancanza è una delle ragioni solo per 1, Circa 800 veicoli a idrogeno erano in circolazione circa un anno fa, e possono costare il doppio di un veicolo convenzionale.

Il catalizzatore deve finire come due strati sottili su entrambi i lati di un foglio polimerico che assomiglia a un involucro di plastica, quindi l'approccio del settore è stato quello di trattare il catalizzatore come l'inchiostro. Il processo mescola le particelle di platino con il carbonio per formare un fluido nero profondo che sembra persino simile all'inchiostro. Quindi una macchina simile a una macchina da stampa per giornali depone la miscela mentre il foglio si srotola da un rotolo gigante. Il problema è che il platino in questo inchiostro costa più di 35 $ al grammo (1, 000 l'oncia), quindi i produttori hanno bisogno di un modo per assicurarsi che sia stabilito quanto basta per portare a termine il lavoro, e non una costosa goccia in più. E il processo deve essere abbastanza veloce da produrre celle a combustibile per migliaia di auto all'anno, il che significa che la plastica deve rotolare rapidamente.

Il gruppo, che includeva scienziati del NIST e dell'industria, hanno trovato una risposta derivante dalla loro esperienza nella misurazione di piccoli oggetti per un settore completamente diverso:la produzione di chip per computer. Ma il loro solito approccio, basato sulla riflessione della luce di un laser da una superficie del chip, chiesto un ripensamento.

"Abbiamo esperienza nei metodi ottici per misurare caratteristiche più piccole di 10 nanometri su chip, e le particelle di platino sono alla stessa scala, ", ha detto lo scienziato fisico del NIST Michael Stocker. "In pratica sapevamo cosa stavamo facendo, ma i chip non volano a 30 metri (circa 100 piedi) al minuto, quindi c'era una sfida di velocità. Più, stai guardando qualcosa di nero, quindi non avevamo molta luce riflessa da misurare."

Dopo aver affrontato questa sfida attraverso la ricerca e lo sviluppo, il team ha costruito un nuovo strumento utilizzando una tecnologia standard in grado di rilevare i bassi livelli di luce riflessa dalle minuscole particelle di platino mentre il foglio si sposta a un metro o due al minuto.

Stocker ha affermato che non ci sono barriere fondamentali per ampliare il metodo o aumentare la velocità per soddisfare le esigenze future del settore. Ad esempio, un produttore potrebbe disporre una fila di questi strumenti per scansionare un foglio largo un metro, con ognuno che identifica i punti problematici in una particolare sezione. Sebbene il metodo dovrebbe probabilmente essere combinato con altre tecniche come la fluorescenza a raggi X per formare una soluzione completa, Stocker ha detto che lascia i produttori di celle a combustibile in una buona posizione.

"Da questo momento in poi è solo ingegneria ottica, " ha detto. "L'industria può prenderlo da qui."