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 Communications..
Nanoparticelle di palladio supportate su architetture tridimensionali di nanotubi di titanio viste al microscopio elettronico.
Produrre idrogeno 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 metano, un
metodo che produce CO2 e quindi inquina”, spiega
Vizza. “Un'alternativa pulita è quella
dell’elettrolisi dell’acqua, processo che implica la
scomposizione dell’acqua in ossigeno e idrogeno 'a
zero emissioni', 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 (etanolo, glicerolo o altri
alcoli superiori estratti da biomasse), ottenendo un
risparmio energetico del 60% rispetto
all’elettrolisi dell’acqua. Come era noto, infatti,
per rompere l’acqua in presenza di alcoli serve meno
energia 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 derivati da biomasse, consumando
18,5 kWh 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 elettrica 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 ambientale.
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
(acetato da bioetanolo) 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.
Per
saperne di più
Nature
Communications Nanotechnology makes biomass
electrolysis more energy efficient than water
electrolysis'
Autori: Y.X. Chen, A. Lavacchi, H.A. Miller, M.
Bevilacqua, J. Filippi, M. Innocenti, A. Marchionni,W.
Oberhauser, L. Wang e F. Vizza.
doi:10.1038/ncomms5036
http://www.cnr.it.
(MDN)
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