Il combustibile a idrogeno promette di essere una fonte di energia pulita e abbondante in futuro, a condizione che gli scienziati possano trovare modi per produrlo in modo pratico ed economico e senza l’uso di combustibili fossili.
Un nuovo studio ci fornisce un altro passo promettente in quella direzione, a condizione che sia possibile utilizzare le forniture esistenti di alluminio e gallio post-consumo.
Nella nuova ricerca, gli scienziati descrivono un metodo relativamente semplice che coinvolge nanoparticelle di alluminio in grado di rimuovere l’ossigeno dalle molecole d’acqua e lasciare idrogeno gassoso.
Il processo produce grandi quantità di idrogeno e funziona tutto a temperatura ambiente. Ciò rimuove uno dei grandi ostacoli alla produzione di combustibile a idrogeno: la grande quantità di energia necessaria per produrlo utilizzando i metodi esistenti.
Questa tecnica funziona anche con qualsiasi tipo di acqua, comprese le acque reflue e quelle oceaniche.
“Non è necessario alcun input di energia e genera bolle di idrogeno“, afferma lo scienziato dei materiali Scott Oliver dell’Università della California, Santa Cruz (UCSC). “Non ho mai visto niente di simile“.
La chiave del processo è l’uso del gallio metallico per consentire una reazione continua con l’acqua. Questa reazione alluminio-gallio-acqua è nota da decenni, ma qui il team l’ha ottimizzata e migliorata in alcuni modi particolari.
Con l’aiuto della microscopia elettronica a scansione e delle tecniche di diffrazione dei raggi X, i ricercatori sono stati in grado di trovare la migliore miscela di alluminio e gallio per produrre idrogeno con la massima efficienza: un composito gallio-alluminio 3:1.
La lega ricca di gallio svolge il doppio lavoro di rimuovere il rivestimento di ossido di alluminio (che normalmente bloccherebbe la reazione con l’acqua) e di produrre delle nanoparticelle di alluminio che consentono reazioni più rapide.
“Il gallio separa le nanoparticelle e impedisce loro di aggregarsi in particelle più grandi“, afferma Bakthan Singaram, professore di chimica organica all’UCSC. “Qui stiamo producendo le particelle di alluminio in condizioni di normale pressione atmosferica e temperatura ambiente“.
Il metodo di miscelazione non è complicato, riferiscono i ricercatori, e il materiale composito può essere conservato per almeno tre mesi se immerso nel cicloesano per proteggerlo dall’umidità, che altrimenti ne degraderebbe l’efficacia.
L’alluminio è più facile da reperire rispetto al gallio in quanto può essere ottenuto da materiali post-consumo, come lattine e fogli di alluminio scartati. Il gallio è più costoso e meno abbondante, ma in questo processo può essere recuperato e riutilizzato più volte senza perdere la sua efficacia.
C’è ancora del lavoro da fare, non ultimo per assicurarsi che questo possa essere ampliato da una configurazione di laboratorio a qualcosa che possa essere utilizzato su scala industriale. Tuttavia, i primi segnali sono che questo è un altro metodo che ha un grande potenziale per la produzione di combustibile a idrogeno.
“Nel complesso, la miscela Ga-Al ricca di Ga [gallio-alluminio ricca di gallio] produce quantità sostanziali di idrogeno a temperatura ambiente senza input di energia, manipolazione del materiale o modifica del pH“, concludono i ricercatori nel loro articolo .
La ricerca è stata pubblicata su Applied Nano Materials.
