Il miglioramento dell'elettrolisi potrebbe portare all'uso dell'idrogeno come mezzo di stoccaggio

7 ore fa p Luke James Passare una corrente attraverso l'acqua per romperla in idrogeno gassoso e ossigeno - l'elettrolisi - potrebbe essere un modo per immagazzinare l'energia in eccesso prodotta dal sistema eolico e solare. Questo perché l'idrogeno può essere immagazzinato e usato come combustibile in seguito quando il sole è tramontato e i venti si sono calmati. Sfortunatamente, senza un modo per immagazzinare energia in eccesso in modo economico, miliardi di watt di energia rinnovabile continuano a essere sprecati ogni anno.
Alla Duke University, Ben Wiley e il suo team hanno recentemente testato tre nuovi materiali che ritengono possano essere utilizzati come elettrodi porosi e scorrevoli per migliorare l'efficienza dell'elettrolisi. Inizialmente il team si è prefissato l'obiettivo di aumentare la superficie dell'elettrodo per le reazioni evitando contemporaneamente di intrappolare le bolle di gas idrogeno. La loro ricerca è stata pubblicata il 25 maggio e descrive un processo di elettrolisi dell'acqua alcalina che utilizza un elettrodo microfluido a flusso continuo.
Il team ha fabbricato tre tipi di elettrodo flow-through, ciascuno costituito da un quadrato di 4 mm di materiale spugnoso di 1 mm di spessore: il primo era realizzato in schiuma di nichel, il secondo era un tipo di "feltro" realizzato con microfibre di nichel e il terzo era un "feltro" fatto di nanofili di nichel-rame. Impulso corrente attraverso questi elettrodi in cicli di cinque minuti e cinque minuti di pausa, il team di ricerca ha scoperto che inizialmente il nanofilo di nichel-rame produceva idrogeno in modo più efficiente a causa della sua maggiore superficie. Entro 30 secondi, tuttavia, la sua efficienza è precipitata a causa della presenza di bolle che sono state intasate nel materiale. Al contrario, l'elettrodo in schiuma di nichel è stato trovato il migliore nel consentire alle bolle di fuggire, ma la sua superficie ridotta significa che era meno produttivo. Si è scoperto che il "feltro" fatto di microfibre di nichel produce più idrogeno di entrambi gli altri materiali nonostante abbia una superficie del 25% più piccola per la reazione. Nel corso di un test di 100 ore, il "feltro" in microfibra ha prodotto idrogeno con una densità di 25.000 milliampere per centimetro quadrato. A questo ritmo, è circa 50 volte più produttivo dei tradizionali elettrolizzatori alcalini attualmente utilizzati nell'elettrolisi dell'acqua, secondo i ricercatori. Al momento, il modo più economico per produrre idrogeno in quantità industriali è rompere il metano con vapore caldo. Questo è un processo ad alta intensità energetica che è anche terribile per l'ambiente, creando tra le 9 e le 12 tonnellate di anidride carbonica per ogni tonnellata di idrogeno prodotta.
Ben Wiley ha affermato che i produttori commerciali di elettrolizzatori ad acqua potrebbero essere in grado di apportare miglioramenti alla struttura dei loro elettrodi sulla base delle ricerche del suo team. Se il tasso di produzione dell'idrogeno può essere aumentato, il costo di produzione dell'idrogeno attraverso la scissione dell'acqua potrebbe scendere a livelli abbastanza bassi da renderlo una soluzione di accumulo di energia rinnovabile accessibile e praticabile. Al momento, Wiley sta lavorando con un gruppo di studenti nell'iniziativa Duke di Bass Connections, esplorando se l'elettrolisi a flusso possa essere ingrandita per produrre idrogeno dall'abbondanza di energia solare dell'India.
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