Un catalizzatore rivoluzionario per la produzione di idrogeno a basse temperature
La produzione di idrogeno potrebbe cambiare radicalmente grazie a una scoperta che arriva dall’Università di Birmingham. Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un nuovo catalizzatore a base di perovskite capace di separare l’acqua in idrogeno e ossigeno a temperature molto più basse rispetto alle tecnologie attuali. Parliamo di un salto enorme, il tipo di progresso che potrebbe rendere l’idrogeno pulito non solo più economico, ma anche più semplice da generare vicino a fabbriche, acciaierie, cementifici e impianti di energia rinnovabile. Il concetto di fondo è tanto elegante quanto pratico: sfruttare il calore di scarto industriale per alimentare la produzione di un combustibile che, quando viene bruciato, rilascia solo acqua e calore. Niente anidride carbonica, niente inquinanti fossili.
Oggi circa il 95% dell’idrogeno prodotto nel mondo dipende ancora dai combustibili fossili. I sistemi termochimici esistenti per la scissione dell’acqua richiedono temperature fra 700 e 1000 gradi per la fase di splitting, e addirittura fra 1300 e 1500 gradi per la rigenerazione del catalizzatore. Numeri che rendono tutto costoso e poco flessibile. Il team guidato dal professor Yulong Ding ha dimostrato che il loro catalizzatore a perovskite BNCF genera quantità significative di idrogeno già fra 150 e 500 gradi, con una rigenerazione possibile fra 700 e 1000 gradi. Circa 500 gradi in meno rispetto agli approcci tradizionali. I risultati sono stati pubblicati sull’International Journal of Hydrogen Energy.
Vantaggi economici rispetto all’idrogeno verde e blu
Oltre all’aspetto tecnico, c’è un dato che fa riflettere parecchio. Un’analisi economica preliminare condotta dai ricercatori suggerisce che la scissione termochimicadell’acqua con questo catalizzatore potrebbe costare meno sia dell’idrogeno verde (prodotto per elettrolisi) sia dell’idrogeno blu (ottenuto dal metano con cattura della CO2). Il vantaggio risulta particolarmente marcato nelle aree dove l’elettricità rinnovabile costa poco, come ad esempio l’Australia.
Ma la cosa davvero interessante la spiega lo stesso professor Ding: se l’idrogeno viene prodotto e utilizzato localmente, si eliminano i problemi legati a stoccaggio e trasporto. E quindi anche la necessità di infrastrutture costose. Questo è un punto chiave, perché uno dei freni storici alla diffusione dell’idrogeno come combustibile è sempre stato proprio il costo della logistica.
Come funziona il catalizzatore e perché è così promettente
Le perovskiti sono materiali con una struttura reticolare capace di assorbire ossigeno e facilitare la rottura dei composti che lo contengono. Il team di Birmingham si è concentrato su un gruppo specifico, le perovskiti BNCF, composte da bario, niobio, calcio e ferro. Elementi relativamente abbondanti, che non richiedono processi produttivi complessi e non contengono ingredienti tossici.
Fra i materiali testati, la versione chiamata BNCF100 ha ottenuto le prestazioni migliori. Ha mantenuto la capacità di produrre idrogeno per oltre 10 cicli produttivi consecutivi, e le analisi con diffrazione a raggi X hanno rivelato cambiamenti strutturali minimi. Tradotto: il materiale è stabile e duraturo.
L’Università di Birmingham sta ora lavorando alla commercializzazione della tecnologia nel Regno Unito e in Europa, in collaborazione con la University of Science and Technology di Pechino. È già stata depositata una domanda di brevetto per l’uso dei catalizzatori BNCF nella scissione dell’acqua a bassa temperatura, e si cercano partner industriali per portare avanti lo sviluppo. La strada verso un’economia dell’idrogeno davvero accessibile potrebbe essere appena diventata un po’ meno in salita.
