L'idrogeno è il combustibile ecologico perfetto:può essere estratto dall'acqua e non è inquinante. Ma sebbene l'idrogeno sia l'elemento più abbondante nell'universo, non si trova naturalmente in grandi quantità come gas sulla Terra.

L'idrogeno è il combustibile ecologico perfetto:può essere estratto dall'acqua e non è inquinante. Ma sebbene l'idrogeno sia l'elemento più abbondante nell'universo, non si trova naturalmente in grandi quantità come gas sulla Terra.

La corsa è per trovare a buon mercato, efficiente, modi non inquinanti per produrre e immagazzinare idrogeno. È noto da tempo che una corrente elettrica causerà la scissione degli elementi dell'acqua, idrogeno e ossigeno, per produrre idrogeno e ossigeno in un processo noto come elettrolisi. Questo processo può anche essere invertito per generare elettricità quando i gas di idrogeno e ossigeno interagiscono in una cella a combustibile (la NASA ha utilizzato le celle a combustibile per alimentare satelliti e capsule spaziali sin dagli anni '60).

Fino a poco tempo fa, il costo dell'elettricità è stato un ostacolo alla produzione di quantità industriali di gas idrogeno attraverso l'elettrolisi. Ma le tecnologie per l'elettricità rinnovabile a basso costo hanno rimosso questa barriera.

Un altro ostacolo è che la scissione efficiente dell'acqua in idrogeno e ossigeno ha richiesto catalizzatori metallici rari e costosi come platino e iridio. L'iridio è uno degli elementi più rari e costosi sulla Terra:viene spesso trasportato qui dai meteoriti. E anche i catalizzatori a base di iridio più stabili possono resistere all'elettrolisi solo per un breve periodo.

"Se si aumenta la temperatura durante l'esecuzione dell'elettrolisi dell'acqua, il catalizzatore a base di iridio si dissolverà e lo perderai, " spiega il dottor Alexandr Simonov della Monash School of Chemistry. "Questa è la cosa peggiore che possa accadere, dissolvere qualcosa che costa centinaia di dollari al grammo. Può anche entrare in altri componenti del tuo dispositivo elettrolitico, contaminandoli e impedendo loro il corretto funzionamento”.

I primi elettrolizzatori ad acqua utilizzavano acqua alcalina, e questo rimane l'approccio tradizionale, dice il dottor Simonov. Ma la tecnologia più avanzata ed efficiente utilizza un ambiente acido, utilizzando elettroliti allo stato solido, purtroppo i catalizzatori non possono resistere a lungo a questo ambiente.

Dr. Simonov e membri del suo team di ricerca, tra cui il dottor Manjunath Chatti e James Gardiner, hanno fatto una scoperta con un enorme potenziale per risolvere il problema dell'instabilità, rendendo la generazione di idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua più redditizia.

"Stiamo sostituendo l'iridio con elementi abbondanti, a buon mercato, e operare in modo più stabile, " Dice il Dr. Simonov. "Abbiamo dimostrato la loro stabilità in condizioni molto fortemente acide e fino a 80°C, che è una temperatura rilevante a livello industriale. Non abbiamo ottenuto assolutamente alcun degrado".

Il Dr. Simonov descrive il sistema che sta sviluppando con il suo team come "auto-guarigione". Poiché tutti i metalli, anche l'iridio, si dissolvono durante l'elettrolisi, i ricercatori si sono chiesti se il materiale disciolto potesse essere ridepositato sull'elettrodo durante il funzionamento.

"Si è scoperto che può, " dice. "Abbiamo prodotto una superficie di elettrodi altamente attiva basata su abbondanti metalli che sta sostenendo tassi di scissione dell'acqua rilevanti a livello industriale." L'alta temperatura e l'ambiente fortemente acido "rende il nostro lavoro più recente diverso da praticamente tutti quelli mondo scientifico, e ci avvicina all'applicazione nel settore, " lui dice.

L'Australian Renewable Energy Agency (ARENA) sta finanziando ulteriori ricerche, con l'obiettivo di produrre maggiori efficienze e sviluppare un processo di fabbricazione di elettrodi scalabile, adatto per l'industria. Il Dr. Simonov e il suo team stanno lavorando per raggiungere questo obiettivo con il professor Douglas MacFarlane di chimica di Monash e i collaboratori dell'Australian National University, Il professor Antonio Tricoli e il professor Yun Liu.

Australia, col suo sole e vento abbondanti, ha il potenziale per diventare una superpotenza energetica rinnovabile. Utilizzando l'elettrolisi, il gas idrogeno potrebbe essere creato dall'elettricità in eccesso generata da grandi progetti di elettricità rinnovabile. Questo idrogeno potrebbe essere utilizzato come combustibile in Australia ed esportato in paesi affamati di alternative ai combustibili fossili.

Gli autobus alimentati a idrogeno sono ora in circolazione in Brasile, e la Corea del Sud e il Giappone hanno già dimostrato un forte impegno nell'adottare veicoli alimentati a idrogeno e l'idrogeno come principale vettore energetico.

Il ministro delle Risorse federali Matt Canavan questa settimana ha firmato una lettera di intenti con la Corea del Sud per sviluppare un piano per l'idrogeno entro la fine dell'anno, segnalando l'intenzione del governo australiano di ampliare il potenziale di esportazione. La spinta coincide con il rilascio di un rapporto di Geoscience Australia che nomina il paese come futuro "leader mondiale" nel settore.

Ma l'idrogeno è altamente combustibile, e trasportarlo presenta alcune sfide. Una possibilità futura è convertire il gas in ammoniaca. Questo obiettivo è stato esplorato anche dal Dr. Simonov e dai colleghi all'interno del Monash Ammonia Project guidato dal professor MacFarlane.

Il dottor Simonov dice che nel frattempo, il fornitore di energia AGL sta studiando come l'innovazione dell'elettrolisi può essere ampliata per aggiungere idrogeno prodotto in modo sostenibile alle linee di gas naturale in Australia, come un modo per ridurre le emissioni di carbonio. L'idrogeno è già utilizzato in questo modo nell'emisfero settentrionale, dice il dottor Simonov. Un'altra azienda australiana leader che dimostra un forte interesse per le tecnologie dell'idrogeno è Woodside, che ha effettuato notevoli investimenti nella ricerca di Monash.

Il Dr. Simonov e il Professor MacFarlane stanno anche collaborando con un'azienda australiana emergente, Soluzioni energetiche ANT, che sta sviluppando un elettrolizzatore portatile a idrogeno con il finanziamento del Programma dei centri di ricerca cooperativa. Un'unità portatile potrebbe essere caricata su un camion e trasportata ovunque sia disponibile energia rinnovabile a basso costo, dice il dottor Simonov.