I ricercatori scoprono un modo per produrre idrogeno e purificare l'acqua allo stesso tempo

Un catalizzatore conveniente e di facile produzione alimenta un nuovo processo che potrebbe rivoluzionare le soluzioni energetiche off-grid.

24 aprile 2023 Di Adrianna MacPherson

In una cella a combustibile che utilizza il nuovo catalizzatore scoperto dai ricercatori dell'Università di A, l'acqua fornita reagisce con il catalizzatore per produrre idrogeno e acqua potabile. (Foto: materiali della materia oscura)

I ricercatori dell’Università di Alberta hanno sviluppato un nuovo catalizzatore che potrebbe rivoluzionare il modo in cui generiamo energia e purifichiamo l’acqua. Quando posto in qualsiasi tipo di acqua e dotato di una piccola quantità di energia, il catalizzatore produce idrogeno che può essere immesso in una cella a combustibile per generare elettricità insieme ad acqua distillata sicura da bere.

Il catalizzatore è stato scoperto quasi del tutto per caso quando Robin Hamilton stava creando un elettrodo per uno studente universitario che lavorava a un progetto di riciclo della biomassa di scarto. Mescolò una combinazione di polveri e le lasciò riposare in acqua per una notte, con l'intenzione di finire la cella il giorno successivo. Quando è tornato la mattina, la miscela stava gorgogliando: una reazione estremamente fuori dall'ordinario.

“Alla fine, quando mescoli queste due cose insieme, interagiscono, lavorano insieme e l’idrogeno si stacca. Ci ha lasciato senza parole”, afferma Hamilton, ricercatore senior presso il Dipartimento di Chimica.

Hamilton ha consultato i professori di chimica Jeff Stryker e Jonathan Veinot, condividendo la scoperta inaspettata e attingendo alle rispettive competenze. Il team si è subito reso conto di avere tra le mani qualcosa di straordinario: la combinazione specifica di polveri poteva fungere da nuovo tipo di catalizzatore.

Il catalizzatore che hanno creato è realizzato con materiale non tossico e abbondante. È facile ed economico da produrre, il che lo rende un'alternativa economica e accessibile agli attuali catalizzatori sul mercato, che richiedono materiali costosi e in disponibilità limitata.

Il loro catalizzatore può essere utilizzato anche con qualsiasi tipo di acqua, un altro fattore che gli conferisce un vantaggio rispetto ai metodi attuali per generare idrogeno, come l’elettrolisi dell’acqua.

"C'è una scarsità di acqua potabile e questo è il problema più grande con l'elettrolisi dell'acqua per generare idrogeno: devi usare acqua pulita", afferma Hamilton. “Con questo, non lo fai. Prendiamo qualcosa che è sporco, che non puoi bere, e generiamo idrogeno ed elettricità in una cella a combustibile. E sputa acqua che puoi bere.

“Potresti trasformare i bacini di decantazione delle sabbie bituminose in combustibile utilizzabile purificando l’acqua. Sembra troppo bello per essere vero, ma non lo è”, aggiunge Veinot.

Oltre a rappresentare un netto miglioramento rispetto agli attuali catalizzatori disponibili, il catalizzatore trasforma anche quello che tipicamente è un processo ad alta intensità energetica in qualcosa che può essere ottenuto con temperature molto più basse e un minore apporto di energia.

Il nuovo processo basato su catalizzatore comporta anche una scarsa quantità di ossigeno, rendendolo meno volatile rispetto ai metodi attuali. Come spiega Hamilton, quando si utilizza una cella a combustibile a idrogeno, il metodo più comune per generare idrogeno è attraverso l’elettrolisi dell’acqua. Questo processo divide l’acqua in idrogeno e ossigeno, li separa, quindi li ricombina nella cella a combustibile per generare elettricità.

“Mescoli idrogeno e ossigeno e raggiungi determinate concentrazioni, quella è una miscela esplosiva. Quindi devi separarli per poterlo usare in sicurezza. Con il nostro metodo sequestriamo l'ossigeno senza questi costosi separatori a membrana normalmente utilizzati e possiamo generare l'idrogeno e farlo entrare direttamente nella cella a combustibile. Non è necessario separarli", afferma Hamilton.

“Pensa di avere il tuo tubo da giardino che ti fornisce l’acqua che può essere convertita sostanzialmente su richiesta nel carburante che desideri. Toglie i trasporti, toglie lo stoccaggio, toglie le possibilità esplosive negative”, aggiunge Veinot.

I ricercatori stanno inizialmente cercando di realizzare dispositivi off-grid che potrebbero aiutare le comunità remote o aiutare nei soccorsi in caso di calamità, quando l’accesso al gas naturale e all’acqua potabile è un problema. Stanno immaginando un sistema tutto in uno che sia relativamente compatto e facile da usare: “un po’ come un SodaStream, ma invece di spruzzare CO2 per ottenere la tua bevanda gassata, è l’idrogeno emesso dai gas che entra nella tua cella a combustibile”. per generare la tua potenza”, afferma Hamilton.