Un nuovo progresso per lo stoccaggio dell’Idrogeno
Nuovi passi avanti per le tecnologie di stoccaggio dell’idrogeno. Un team di ricerca dell’Università di Hong Kong (HKU) e della Northwestern University, in Illinois, ha messo a punto un innovativo materiale assorbente dotato di elevata capacità d’accumulo, sia in termini di peso che di volume stoccato. Il risultato potrebbe migliorare le attuali soluzioni di conservazione e trasporto del vettore, ampliando la gamma di applicazioni finali.
Idrogeno: Il Carburante del Futuro e le Sue Sfide
L’idrogeno è spesso ritenuto il carburante del futuro per via delle sue emissioni zero e dell’alta densità energetica gravimetrica. Il suo grande limite è sempre stata la sua bassa densità volumetrica che richiede serbatoi molto grandi, complicando lo stoccaggio e il trasporto. Una soluzione promettente per ridurre la pressione di stoccaggio dell’idrogeno è l’utilizzo di materiali porosi come le strutture metallo-organiche (MOF), le strutture organiche covalenti (COF) e i polimeri organici porosi (POP), che intrappolano il gas a pressioni inferiori.
Negli ultimi anni gli studi di settore hanno raggiunto importanti risultati con questi materiali in termini di capacità gravimetrica. In altre parole oggi MOF e simili riescono a stoccare quantità soddisfacenti di H2 in termini di peso. Non va però altrettanto bene la capacità volumetrica, cruciale invece per l’ottimizzazione dello spazio nei serbatoi dei veicoli a idrogeno.
Cristalli sopramolecolari per lo stoccaggio dell’idrogeno
Il gruppo di scienziati, guidato dal professor Fraser Stoddart, è riuscito a progettare un cristallo sopramolecolare con pori di dimensioni ottimali (tra 1,2 e 1,9 nanometri), ideali per intrappolare l’idrogeno. Il risultato è un materiale con una superficie specifica elevatissima, sia per unità di peso (3.526 m²/g) che per unità di volume (1.855 m²/cm³), e con un’elevata stabilità.
Questa struttura offre tre vantaggi principali:
- Un’eccellente capacità volumetrica (53,7 g/L), che significa che il cristallo può immagazzinare grandi quantità di idrogeno in uno spazio limitato.
- Un’alta capacità gravimetrica (9,3% in peso), che permette di stoccare molto idrogeno rispetto al peso del materiale stesso.
- Prestazioni che superano gli obiettivi del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), sia in termini volumetrici che gravimetrici, anche a temperature criogeniche e in condizioni di alta pressione.
La Strategia Innovativa della “Catenazione a Punto di Contatto”
Il segreto del successo? Aver sviluppato un metodo chiamato “catenazione a punto di contatto”, che utilizza i legami idrogeno per collegare le molecole in modo preciso e “intelligente”, riducendo la perdita di spazio utile nei cristalli e ottimizzando i pori per immagazzinare meglio l’idrogeno. Di conseguenza, il cristallo creato è molto stabile e può immagazzinare una grande quantità di idrogeno in modo più efficiente rispetto ad altri materiali.
Lo studio è stato pubblicato su Advanced Materials (testo in inglese).
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