Attraverso l’uso di materiali ultra-porosi, i ricercatori della Northwestern University migliorano lo stoccaggio di idrogeno e metano per veicoli a celle a combustibile
(Rinnovabili.it) – Un team di ricerca della Northwestern University ha sintetizzato dei nuovi materiali con porosità superficiale elevatissima attraverso cui stoccare idrogeno e metano per i veicoli a celle a combustibile. Questi materiali metallo-organici (MOF), infatti, hanno la caratteristica di poter immagazzinare una quantità significativamente maggiore di idrogeno e metano rispetto ad altri, a condizioni molto più sicure e a costi molto più bassi.
Pensando ai veicoli ad energia pulita, “abbiamo sviluppato un metodo di stoccaggio a bordo più efficace e sicuro, grazie a dei principi chimici utili per progettare materiali di cui possiamo controllare la disposizione atomica, ottenendo così un’elevata porosità”, ha affermato Omar K. Farha, a capo del team di ricerca.
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Questi materiali, detti adsorbenti, sono solidi porosi che legano molecole liquide o gassose alla loro superficie. Grazie a questi pori nanoscopici, 1 grammo di questo materiale ha una superficie che coprirebbe 1.3 campi da calcio. Oltre ai veicoli a celle a combustibile, i materiali adsorbenti potrebbero essere una svolta per l’industria dello stoccaggio di gas in generale, dove molte applicazioni richiedono l’uso di gas compressi come ossigeno, idrogeno e metano.
Nello specifico, i MOF ultrapuri, chiamati NU-1501, sono costruiti con molecole organiche e ioni metallici che si autoassemblano per formare strutture porose multidimensionali, altamente cristalline. Per raffigurare la struttura di un MOF, basta immaginare un insieme di tinker toy, in cui gli ioni metallici sono i nodi e le molecole organiche sono le aste che tengono insieme i nodi.
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I veicoli a celle a combustibile attualmente richiedono una compressione ad alta pressione per funzionare. Per avere un’idea, la pressione di un serbatoio di idrogeno è 300 volte maggiore della pressione degli pneumatici delle auto. Tuttavia, a causa della bassa densità dell’idrogeno, è molto costoso ottenere questi livelli di pressione, nonché pericoloso a causa dell’alta infiammabilità dell’idrogeno e del metano.
Per questa ragione, è necessario ottimizzare sia le dimensioni, sia il peso del serbatoio del carburante. I materiali altamente porosi sono proprio in grado di bilanciare le capacità volumetriche (dimensioni) e gravimetriche (massa) di idrogeno e metano: “Siamo in grado di immagazzinare enormi quantità di idrogeno e metano all’interno dei pori dei MOF e stoccarli nel serbatoio del veicolo a pressioni inferiori“, ha affermato Farha.