In uno studio da pubblicare in Natura il 31 gennaio, ricercatori dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) riferiscono progressi nello sviluppo di celle a combustibile a idrogeno che potrebbero aumentare la sua applicazione nei veicoli, soprattutto a temperature estreme come gli inverni freddi.

L'idrogeno è considerato una delle fonti di energia pulita più promettenti del futuro. Le celle a combustibile a idrogeno hanno un'elevata efficienza di conversione dell'energia e zero emissioni. Ma lo sviluppo delle celle a combustibile a idrogeno deve affrontare molte sfide, compreso il problema del danno da monossido di carbonio (CO) degli elettrodi delle celle a combustibile.

Attualmente, l'idrogeno deriva principalmente da processi come il steam reforming di idrocarburi, come metanolo e gas naturale, e reazione di spostamento del gas dell'acqua. L'idrogeno risultante di solito contiene dallo 0,5 al 2% di tracce di CO. Essendo il "cuore" dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno, gli elettrodi delle celle a combustibile sono facilmente contaminati dall'impurità del gas CO, con conseguente riduzione delle prestazioni della batteria e durata ridotta, che ostacola gravemente l'applicazione delle celle a combustibile nei veicoli.

Ricerche precedenti hanno identificato un metodo chiamato ossidazione preferenziale (PROX) come un modo promettente per rimuovere tracce di CO dall'idrogeno utilizzando catalizzatori. Però, i catalizzatori PROX esistenti possono funzionare solo a temperature elevate (al di sopra della temperatura ambiente) e in un intervallo di temperatura ristretto, ostacolare applicazioni pratiche come veicoli a celle a combustibile, che deve essere affidabile anche nei mesi invernali.

Ora, un team USTC guidato da Junling Lu, professore presso il Laboratorio Nazionale di Scienze Fisiche di Hefei alla Microscala, ha progettato una nuova struttura di idrossido di ferro disperso atomicamente su nanoparticelle di platino per purificare il combustibile a idrogeno in un ampio intervallo di temperature da 198 a 380 gradi Kelvin. Hanno anche scoperto che il materiale proteggeva le celle a combustibile dall'avvelenamento da CO durante le frequenti partenze a freddo e le operazioni continue a temperature estremamente basse.

"Questi risultati potrebbero accelerare notevolmente l'arrivo dell'era dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno, " ha affermato il prof. Lu. "Il nostro obiettivo finale è quello di sviluppare un catalizzatore conveniente con elevata attività e selettività che fornisca una protezione continua delle celle a combustibile a bordo e che consenta la rimozione completa e selettiva di CO in una cella a combustibile che può essere utilizzata per scopi più ampi».

Un revisore dell'articolo ha commentato:"Quando si confronta con altri sistemi catalitici riportati in letteratura, questo catalizzatore inverso a singolo atomo sembra il migliore in termini di attività, selettività, e stabilità nei flussi contenenti CO2".