Un team interdisciplinare della Postech i ricercatori hanno dimostrato che l'energia a microonde potrebbe abbassare di oltre il 60 percento la temperatura richiesta per la scissione termochimica dell'idrogeno
Per rompere le molecole d’acqua e generare idrogeno esistono sostanzialmente due vie: quella elettrolitica che richiede energica elettrica e quella termochimica che ha bisogno di calore ad alta temperatura. Ma se la prima appare più conosciuta e diffusa, la seconda stenta ancora decollare. Il motivo? Essenzialmente le alte temperature richieste che possono arrivare anche a 2.000°C, facendo crescere anche i costi e rendendo poco pratica e scalabile l’applicazione.
Oggi però un team di ricercatori ha trovato un modo per ridurre la temperatura necessaria. Come? Impiegando le microonde. Ma facciamo qualche passo indietro.
La produzione termochimica dell’idrogeno
I metodi termochimici convenzionali per la produzione di H2 si basano sull’ossidoriduzione degli ossidi metallici. Nei cicli più semplici si segue un processo in due fasi: un ossido metallico viene ridotto teoricamente ad alta temperatura, rilasciando ossigeno, e poi viene ossidato con vapore acqueo a temperature più basse, producendo idrogeno.
Nell’ultimo decennio, la ceria (CeO2) ha ricevuto notevole attenzione come coppia redox (CeO2 /Ce3O4) per sistemi di produzione termochimica di idrogeno. Il suo impiego permette di abbassare le temperature della fase di riduzione a circa 1500 °C e a 800°C in quella di ossidazione, migliorando la cinetica di reazione rispetto ad altre coppie redox di ossidi metallici. Peccato che anche così il processo sia energivoro e costoso.
È a questo livello che si inserisce un nuovo studio interdisciplinare della Pohang University of Science and Technology (POSTECH).
Ceria drogata con Gd e microonde
I ricercatori hanno dimostrato che l’energia delle microonde potrebbe abbassare la temperatura di riduzione della ceria drogata con gadolino (Gd) a meno di 600 ℃. “Sorprendentemente,- spiega l’istituto in una stampa – si è scoperto che l’energia delle microonde sostituisce il 75% dell’energia termica necessaria per la reazione, una svolta per la produzione sostenibile di idrogeno”.
in questo contesto, un altro progresso critico risiede nella creazione di “posti vacanti di ossigeno” nel ceria, difetti nella struttura del materiale che promuovo significativamente il suo comportamento redox e l’attività catalitica.
I metodi convenzionali spesso impiegano ore a temperature estremamente elevate per formare queste difetti. Il team POSTECH ha ottenuto gli stessi risultati in pochi minuti a temperature inferiori a 600 °C sfruttando le microonde.
Il professor Hyungyu Jin ha affermato: “Questa ricerca ha il potenziale per rivoluzionare la fattibilità commerciale delle tecnologie di produzione di idrogeno termochimico. Inoltre, spianerà la strada allo sviluppo di nuovi materiali ottimizzati per i processi chimici guidati dalle microonde”.
