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 combustibili fossili.
Il nuovo studio fornisce un altro passo promettente in quella direzione, a condizione che sia possibile utilizzare le forniture esistenti di alluminio e gallio.
Gli scienziati nella nuova ricerca pubblicata nella rivista Applied Nano Materials, 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, funziona a temperatura ambiente, importante condizione che annulla uno dei grandi ostacoli alla produzione di combustibile a idrogeno: la grande quantità di energia necessaria per produrlo utilizzando i metodi esistenti. La tecnica funziona anche con qualsiasi tipo di acqua, comprese le acque reflue e quelle oceaniche.
Scott Oliver scienziato dei materiali Università della California, Santa Cruz (UCSC), ha affermato:
«Non abbiamo bisogno di alcun input di energia e far bollire idrogeno, 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. Il team di ricercatori in alcuni particolari l’ha ottimizzata e migliorata, utilizzando la microscopia elettronica a scansione e tecniche di diffrazione dei raggi X, 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 (vedi video).
La lega ricca di gallio svolge il doppio compito sia nella rimozione del rivestimento di ossido di alluminio (che normalmente bloccherebbe la reazione con l’acqua) sia nella produzione delle nanoparticelle di alluminio che consentono reazioni più rapide.
Bakthan Singaram, professore di chimica organica Università della California, Santa Cruz (UCSC), ha affermato:
«Il gallio separa le nanoparticelle e impedisce loro di aggregarsi in particelle più grandi. La comunità scientifica per anni ha lottato per produrre nanoparticelle di alluminio, noi le stiamo producendo in condizioni di normale pressione atmosferica e temperatura ambiente».
Lo studio ha evidenziato che il metodo di miscelazione non è complicato, 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 riciclabili 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.
I ricercatori hanno sottolineato che c’è ancora del lavoro da fare, non ultimo per assicurarsi che questo metodo possa essere ampliato da una configurazione di laboratorio a qualcosa che possa essere utilizzato su scala industriale. Tuttavia, i primi segnali indicano che il loro metodo ha un grande potenziale per la produzione di combustibile a idrogeno.
I ricercatori in conclusione hanno sottolineato:
«La miscela gallio-alluminio ricca di gallio nel complesso produce quantità sostanziali di idrogeno a temperatura ambiente senza input di energia, manipolazione del materiale o modifica del pH».