Produzione termochimica di idrogeno solare, si cerca il materiale perfetto
(Rinnovabili.it) – Il Governo statunitense ha dato un obiettivo preciso alla propria ricerca energetica: ridurre il costo dell’idrogeno pulito dagli attuali 5$/kg a 1$/kg entro la fine del decennio. Come? Catalizzando l’innovazione attraverso il suo programma Hydrogen Shot ed esplorando nuovi approcci e tecnologie. È in questo contesto che si inserisce il sistema produttivo studiato da scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL). I ricercatori hanno focalizzato la loro attenzione su una innovativa tecnologia di scissione dell’acqua chiamata generazione termochimica solare di idrogeno (STCH – Solar ThermoChemical Hydrogen).
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A differenza dell’elettrolisi che richiede elettricità per rompere le molecole d’acqua, i sistemi STCH si basano su un processo chimico in due fasi. In tale processo, ossidi metallici vengono prima ridotti per il rilascio di ossigeno, attraverso temperature superiori a 1.400 gradi Celsius; e quindi riossidati con vapore a temperature inferiori per produrre idrogeno. A fornire il calore ad alta temperatura è in questo caso specifico il sole, la cui energia è raccolta grazie ad un campo di eliostati e concentrata sul ricevitore della prima camera di reazione.
La tecnologia può potenzialmente essere molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto all’elettrolisi, ma la ricerca è ancora tutta all’inizio. “Si tratta certamente di un campo molto impegnativo e con diverse domande ancora senza risposta, principalmente sulla prospettiva dei materiali“, spiega Zhiwen Ma, ingegnere presso il NREL e autore principale di un nuovo studio sulla sulla rivista Renewable Energy. La pubblicazione valuta le prestazioni di vari materiali per la produzione di idrogeno solare nel contesto di una piattaforma di sistema creata ad hoc per evidenziare vantaggi e lacune tecnico-economiche nel percorso verso lo scale-up.
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Una delle sfide della ricerca è stata identificare perovskiti in grado di gestire le alte temperature richieste, raggiungendo gli obiettivi prestazionali. “Il materiale non è stato necessariamente trovato”, aggiunge la ricercatrice Genevieve Saur, co-autrice. “Ma questa analisi serve a fornire alcuni limiti su dove pensiamo si concentreranno i costi, qualora i materiali soddisfacessero gli obiettivi e le aspettative che la comunità di ricerca prevede”.