Secondo molti scienziati, la proposta economia dell'idrogeno, posizionare l'idrogeno come il più importante vettore di energia generata in modo sostenibile, è uno sviluppo inevitabile. Sfortunatamente, l'uso dell'idrogeno comporta alcuni rischi, perché è infiammabile e difficile da rilevare. Sensori affidabili per indicare la presenza di idrogeno sono quindi un elemento vitale nella futura economia dell'idrogeno. Scienziati dell'Università di Utrecht, TU Delft e l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble hanno ora sviluppato un sensore che cambia colore quando esposto all'idrogeno.
La ricerca che gli scienziati hanno descritto nella loro pubblicazione in Comunicazioni sulla natura si concentra sulla combinazione degli elementi chimici ittrio e zirconio, due cosiddetti "metalli di transizione". Il vantaggio principale di questo composito è che il materiale cambia colore quando assorbe idrogeno, e il cambiamento di colore dipende dalla quantità di idrogeno assorbito. Così facendo, la ricerca sui metalli di transizione ha prodotto un sensore di idrogeno che può essere letto ad occhio nudo.
Il sensore può essere prodotto come una striscia che si attacca ai punti in cui viene misurata la pressione dell'idrogeno, rendendo più facile rilevare perdite o misurare se la pressione dell'idrogeno in un'installazione è sufficientemente alta.
Il principio alla base del nuovo sensore è che gli atomi che compongono la struttura a griglia metallica devono fare spazio per l'assorbimento dell'idrogeno. Ciò richiede una certa quantità di energia. Maggiore è l'energia necessaria per questo processo, maggiore deve essere la pressione dell'idrogeno affinché il processo abbia luogo. La quantità di idrogeno assorbita dal materiale determina il grado in cui riflette la luce e quindi cambia il suo colore.
Con le loro ricerche, gli scienziati hanno dimostrato che la pressione alla quale l'idrogeno viene immagazzinato e rilasciato in una griglia di ittrio e zirconio può essere accuratamente regolata scegliendo un rapporto specifico dei due metalli, che cambia anche la quantità di energia necessaria. Ciò significa che la sensibilità del sensore può essere determinata scegliendo un certo rapporto tra ittrio e zirconio, consentendo la misurazione di pressioni comprese tra 0,1 mbar e 10, 000 mbar.
Auto a idrogeno
I risultati di questa ricerca potrebbero avere un effetto sullo stoccaggio dell'idrogeno per l'uso nei veicoli. "Al momento, l'idrogeno è immagazzinato in bombole da 700 bar, ", afferma il prof. Bernard Dam della TU Delft. "Idealmente, vorremmo immagazzinare idrogeno in un metallo leggero, come il magnesio. Sfortunatamente, la pressione di equilibrio del magnesio è troppo bassa, il che significa che non fornisce un flusso di idrogeno sufficiente per alimentare una cella a combustibile".
I ricercatori pensano che potrebbe essere possibile aggiungere un metallo di transizione al magnesio per aumentare la pressione di equilibrio ad almeno 1 bar. Ciò renderebbe il magnesio un metallo di stoccaggio adatto, e un'alternativa più leggera ai cilindri attualmente utilizzati. Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare se questa idea è fattibile.
