28/07/2014 - L’idrogeno ecologico ed efficiente

Sviluppato dall’Iccom-CNR un sistema che produce idrogeno pulito con un risparmio energetico del 60%, grazie all’impiego di elettrodi nanostrutturati e alcol etilico. Diverse le potenziali ricadute tecnologiche. La ricerca è stata pubblicata su Nature

Produrre idrogenoidrogeno
Primo elemento della tavola periodica, presente sulla Terra in forma combinata, soprattutto nell'acqua e nei composti organici. Esso è costituito da 3 isotopi: prozio (cioè l'idrogeno propriamente detto) per più del 99.9 %, il deuterio e il trizio. La forma molecolare dell'idrogeno (H2) dà origine ad un gas inodore, incolore, altamente infiammabile e molto più leggero dell'aria (ecco perché lo si trova in bassissime concentrazioni in atmosfera). in maniera pulita, sicura ed efficiente a partire da soluzioni di alcoli rinnovabili. È il risultato raggiunto da un team dell’Istituto di chimica dei composti organometallici del Consiglio nazionale delle ricerche (Iccom-CNR) di Firenze, diretto da Francesco Vizza e illustrato su 'Nature Communications'.

“Comunemente l’idrogeno si ottiene dal metanometano
Idrocarburo che rappresenta il costituente principale del gas naturale., un metodo che produce CO₂ e quindi inquina”, spiega Vizza. “Un'alternativa pulita è quella dell’elettrolisielettrolisi
È un processo che utilizza energia elettrica per rompere i legami chmici delle molecole facendo avvenire una reazione che, in natura, non avverrebbe spontaneamente. Le sostanze sottoposte ad idrolisi vengono scomposte nei loro elementi costitutivi. L'etimolgia della parola deriva dal greco e significa "rottura con l'elettricità". dell’acqua, processo che implica la scomposizione dell’acqua in ossigeno e idrogeno 'a zero emissionizero emissioni
Obiettivo che si sono posti numerosi governi per la riduzione delle emissioni derivanti dai processi produttivi. Questo è possibile attraverso azioni di risparmio energetico e di miglioramento delle efficienza dei processi. Un esempio potrebbe essere l'instaurazione di un ciclo virtuoso per cui i rifiuti e le scorie di un'industria divengono materia prima per un'altra, valorizzando così tutte le risorse coinvolte. ', ma ha un elevato consumo energetico e, quando prodotto in alta pressione, presenta problemi di sicurezza poiché il mescolamento dei due elementi può generare miscele esplosive. La novità del nostro studio è che abbiamo messo a punto un elettrolizzatore in grado di produrre idrogeno, ma non ossigeno, a partire da soluzioni acquose da alcoli rinnovabili (etanoloetanolo
Termine che indica l'alcol. Esso viene prodotto a partire dalla fermentazione di zuccheri., glicerolo o altri alcoli superiori estratti da biomasse), ottenendo un risparmio energeticorisparmio energetico
Con questo termine si intendono tutte le iniziative intraprese per ridurre i consumi di energia, sia in termini di energia primaria sia in termini di energia elettrica, adottando stili di vita e modelli di consumo improntati ad un utilizzo più responsabile delle risorse. del 60% rispetto all’elettrolisi dell’acqua. Come era noto, infatti, per rompere l’acqua in presenza di alcoli serve meno energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J) rispetto a quella necessaria quando c’è solo acqua, ma nessuno prima del nostro gruppo aveva pensato di sfruttare queste caratteristiche degli alcoli rinnovabili per la produzione di idrogeno”.

Cuore dell’esperimento sono gli elettrodi nanostrutturati impiegati in una cella elettrolitica di nuova generazione. “Si tratta di elettrocatalizzatori anodici costituiti da nanoparticelle di palladio, depositati su architetture tridimensionali di nano-tubi di titanio”, aggiunge il ricercatore dell’Iccom-Cnr, “grazie ai quali è possibile realizzare elettrolizzatori per produrre idrogeno da soluzioni acquose di alcoli derivatiderivati
Prodotti finanziari il cui valore deriva dall'andamento del valore di una determinata attività (definita "sottostante del prodotto derivato"). I derivati vengono utilizzati principalmente con finalità di copertura dal rischio oppure con finalità di speculazione (intesa nel senso di esposizione ad un rischio per ricavare profitto). da biomasse, consumando 18,5 kWhkWh
Unità di misura dell'energia elettrica equivalente a 1.000 Wh (wattora), ovvero 1.000 W forniti o richiesti in un'ora. per la produzione di 1 kg di idrogeno, rispetto a 45 KWh per 1 kg di idrogeno prodotto da sola acqua, un grande guadagno energetico ed economico. Il risultato supera abbondantemente le raccomandazioni del Doe, il Dipartimento di energia statunitense che, entro il 2020, ha fissato un limite di 43 KWh di consumo di energia elettricaenergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W. per kg di idrogeno prodotto”.

Diverse le potenziali ricadute tecnologiche della ricerca. “L’idrogeno pulito e a basso costo energetico, opportunamente immagazzinato, potrebbe servire per generare corrente elettrica da qualche kWh fino a potenze più alte: generatori di corrente portatili e stazionari, a zero impatto ambientaleimpatto ambientale
L'insieme degli effetti (diretti e indiretti, nel breve o nel lungo termine, positivi o negativi, ecc..) che l'avvio di una determinata attività ha sull'ambiente naturale circostante.. Inoltre, l’elettrolizzatore dell’invenzione permette di ottenere, a partire da alcoli rinnovabili, composti ad alto valore aggiunto, utili nell’industria cosmetica e tessile (derivati del glicerolo e del glicole etilenico), alimentare (acetatoacetato
Prodotto di una delle fasi di digestione anaerobica per opera di batteri specifici che "degradano" la materia organica per produrre metano. da bioetanolobioetanolo
Biocombustibile prodotto mediante un processo di fermentazione alcolica di prodotti agricoli ricchi di zucchero o amido (per esempio la canna da zucchero, la barbabietola da zucchero, il mais, l'orzo, il grano, le patate, ecc..) o da residui ricchi di cellulosa. Il bioetanolo presenta caratteristiche fisico-chimiche simili alla benzina e questo permette un suo utilizzo nelle miscele in percentuali fino al 20%.) e nella produzione di plastiche biodegradabili (acido lattico da propandiolo), attualmente ottenuti solo mediante costosi ed inquinanti processi industriali”, conclude Vizza.

La ricerca è stata finanziata dal progetto europeo Decore e dal progetto Hydrolab2 dell’Ente Cassa di Risparmio di Firenze, le cui due unità di ricerca sono coordinate rispettivamente da Alessandro Lavacchi e Francesco Vizza.

Fonte: CNR