Idrogeno: stoccaggio più sicuro, leggero ed economico

L’idrogeno è un vettore energetico molto attraente, ma anche esplosivo e richiede uno stoccaggio sicuro, leggero ed economico, nonché adeguati sistemi di trasporto. Gli scienziati del Weizmann Institute of Science, in Israele, hanno sviluppato un sistema di stoccaggio chimico basato su composti organici semplici.

Come riportato nella rivista Angewandte Chemie , il sistema di trasporto dell’idrogeno liquido ha un’elevata capacità teorica e utilizza lo stesso catalizzatore per la reazione di scarica di carica. L’idrogeno trasporta molta energia, che può essere convertita in elettricità e l’unico sottoprodotto della combustione è l’acqua. Tuttavia, poiché l’idrogeno è un gas, la sua densità di energia in volume è bassa. Pertanto, l’idrogeno puro viene gestito principalmente nel suo stato pressurizzato o in forma liquida, ma i serbatoi di acciaio aggiungono peso e il suo rilascio e utilizzo sono pericolosi. Oltre ai serbatoi, l’idrogeno può anche essere mascherato e conservato in un sistema di reazione chimica. Questo è in linea di principio il modo in cui la natura immagazzina e utilizza l’idrogeno: nelle cellule biologiche, i composti chimici finemente regolati si legano e rilasciano idrogeno per costruire i composti chimici necessari alle cellule. Tutti questi processi biologici sono catalizzati dagli enzimi.

Potenti catalizzatori che mediano la conversione dell’idrogeno sono stati sviluppati anche nei laboratori chimici. Un esempio è il catalizzatore a tenaglia di rutenio, un complesso solubile, sviluppato da David Milstein e dai suoi colleghi. Con l’aiuto di questa molecola, il team ha elaborato un sistema di reazione per ottenere semplici prodotti chimici organici in grado di immagazzinare e rilasciare idrogeno. Tale sistema, costituito dai composti chimici etilendiammina e metanolo. Quando le due molecole reagiscono, viene rilasciato idrogeno puro. L’altro prodotto di reazione è un composto chiamato etilene urea. La capacità teorica di questo "sistema di trasporto di idrogeno organico liquido" (LOHC) è del 6,52 %in peso, che è un valore molto alto per un LOHC. Gli scienziati hanno prima creato la reazione di idrogenazione. In questa reazione, idrogeno liquido portante etilendiammina e metanolo sono stati formati da etilene urea e gas idrogeno con una conversione al cento per cento quando è stato usato il catalizzatore a tenaglia di rutenio. Quindi hanno esaminato la reazione di rilascio dell’idrogeno, che è la reazione dell’etilendiammina con metanolo.

Qui, la resa di idrogeno era vicina al 100%, ma la reazione sembrava procedere su stadi intermedi e terminare con un equilibrio di prodotti. Tuttavia, è stata possibile una completa reidrogenazione, che ha portato gli autori a concludere che avevano effettivamente sviluppato un sistema completamente ricaricabile per la conservazione dell’idrogeno. Questo sistema era costituito da composti organici liquidi che sono abbondanti, economici, facilmente maneggiabili e poco pericolosi. Il suo vantaggio è la natura semplice dei composti e l’elevata capacità teorica. Tuttavia, per essere più efficienti ed ecologici, come l’installazione in natura, i tempi di reazione devono essere ancora più brevi e le temperature inferiori. Per questo, dovrebbero essere esaminati anche i catalizzatori più "verdi".