L’incombente minaccia del cambiamento climatico ha motivato gli scienziati di tutto il mondo a cercare alternative più pulite ai combustibili fossili, e molti credono che l’idrogeno sia la nostra migliore scommessa. In quanto risorsa energetica rispettosa dell’ambiente, l’idrogeno (H2) possono essere utilizzati nei veicoli e nelle centrali elettriche senza rilasciare anidride carbonica nell’atmosfera.
Tuttavia, la conservazione e il trasporto di H2 in modo sicuro ed efficiente rimane una sfida. L’idrogeno gassoso compresso presenta un rischio significativo di esplosione e perdite, mentre l’idrogeno liquido deve essere mantenuto a temperature estremamente basse, il che è costoso. Ma cosa accadrebbe se potessimo immagazzinare l’idrogeno direttamente nella composizione molecolare di altri materiali liquidi o solidi?
Questo è stato l’obiettivo di un team di scienziati giapponesi, che, in un recente studio pubblicato sulla rivista Piccolo, hanno studiato il potenziale dei fogli di boruro di idrogeno (HB) come pratici trasportatori di idrogeno. Lo stoccaggio dell’idrogeno nei fogli HB non è un concetto del tutto nuovo e molti aspetti delle loro potenziali applicazioni come trasportatori di idrogeno sono già stati studiati. Tuttavia, estrarre l’idrogeno dai fogli è la parte difficile. Il riscaldamento ad alte temperature o una forte illuminazione ultravioletta (UV) è necessario per rilasciare idrogeno (H2) da fogli HB. Tuttavia, entrambi gli approcci presentano svantaggi intrinseci, come un elevato consumo di energia o H2 pubblicazione.
Pertanto, il team ha approfondito una potenziale alternativa: il rilascio elettrochimico. Basato sul meccanismo di H2 rilascio dai fogli di HB, il team ha ipotizzato che l’iniezione di elettroni da un elettrodo catodico in nanofogli di HB mediante un alimentatore elettrico potrebbe essere un modo migliore per rilasciare H2 rispetto all’irradiazione UV o al riscaldamento.
Sulla base di questa teoria, i ricercatori hanno disperso i fogli di HB in acetonitrile – un solvente organico – e hanno applicato una tensione controllata alla dispersione. Questi esperimenti hanno rivelato che quasi tutti gli elettroni iniettati nel sistema elettrochimico venivano utilizzati per convertire H+ ioni dai fogli HB in H2 molecole. In particolare, l’efficienza faradaica di questo processo, che misura la quantità di energia elettrica convertita in energia chimica, era superiore al 90%.
Il team ha anche condotto esperimenti di tracciamento isotopico per confermare che l’H2 ha avuto origine dai fogli HB e non attraverso qualche altra reazione chimica. Inoltre, hanno utilizzato anche la microscopia elettronica a scansione e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X per caratterizzare i fogli prima e dopo H2 rilascio, fornendo ulteriori informazioni sui meccanismi alla base del processo.
Questi risultati contribuiscono allo sviluppo di vettori di idrogeno sicuri e leggeri con un basso consumo energetico. Sebbene il team abbia studiato la forma dispersa dei fogli HB nell’articolo pubblicato, i risultati attuali sono applicabili ai sistemi di fogli HB basati su film o massa per H2 pubblicazione. Inoltre, in uno studio futuro il team esaminerà la ricaricabilità dei fogli HB dopo la deidrogenazione.
Con un po’ di fortuna, questa linea di ricerca aiuterà ad aprire la strada verso fonti energetiche più pulite e società più sostenibili!
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