Una delle sfide più importanti nel campo delle energie rinnovabili è quella di migliorare l’efficienza delle celle a combustibile, emancipandoci dalle batterie. La discontinuità delle energie rinnovabili rende necessario accumulare l’energia da qualche parte, in modo da rilasciarla dilazionata nel tempo nella rete di una città o di un intero paese. Se invece pensiamo ai trasporti pubblici, queste celle farebbero un lavoro analogo utilizzate sui mezzi elettrici.
L’idrogeno contro la dipendenza dalle batterie
Al momento le batterie prevalgono rispetto alle celle a combustibile nell’alimentazione dei veicoli elettrici, anche per il loro costo più contenuto. Per alimentare le celle a combustibile – ottenendo l’idrogeno – si spende altra energia, magari mediante l’elettrolisi, scindendo quindi l’acqua nei suoi elementi primari: idrogeno e ossigeno. Il problema è anche realizzare dei sistemi di stoccaggio dell’idrogeno, cosa per niente facile.
L’idrogeno in sé non si trova da solo in natura, lo si produce infatti spendendo altre fonti, come il metano, gli idrocarburi o la già citata elettrolisi dell’acqua. Le celle a combustibile sono limitate anche da catalizzatori costosi e di breve durata, come quelli al platino. Un team di ricercatori cinesi ha recentemente pubblicato un report su Nature rispetto a un possibile miglioramento di questi catalizzatori, migliorando l’efficienza delle celle a combustibile.
Il ruolo dei catalizzatori
Se il problema della produzione può essere superato attraverso un sistema di distributori, sollevando quindi i mezzi da questo compito, resta il fatto che produrre energia dalla combustione dell’ossigeno preso dall’aria, assieme all’idrogeno – ottenendo come prodotto di scarto acqua – necessita catalizzatori che rendano questo procedimento il più efficiente possibile, spendendo meno energia di quanta se ne deve produrre.
In sostanza gli strumenti che devono eseguire questa combustione devono essere rivestiti di determinati metalli per poter funzionare. Ad oggi il platino si è rivelato la miglior soluzione. Per migliorare il procedimento rendendo il catalizzatore più efficiente si è pensato di tutto: dall’utilizzo del grafene alla sostituzione del platino con ferro e azoto.
Come migliorare la prestazione dei catalizzatori
La recente scoperta cinese che vede protagonista il professor Junling Lu riguarda la principale causa che limita la catalizzazione, il monossido di carbonio (CO). Legandosi al platino tende infatti a bloccare il procedimento. Questo si deve al fatto che l’utilizzo di idrocarburi continua a essere nonostante tutto più efficiente dell’elettrolisi per la produzione di idrogeno, rilasciando il CO come prodotto di scarto.
Col passare del tempo il monossido di carbonio si accumula sul catalizzatore rallentando il lavoro delle celle a combustibile. Il team di ricerca cinese ha provato allora a combinare il platino con l’ossido di ferro, riuscendo a convertire il monossido di carbonio in anidride carbonica (CO2). Non è la prima volta che si usa questa soluzione, ma il processo era possibile a temperature superiori a quelle ambientali. Con questo esperimento invece si è riusciti a farlo a temperature più basse, dando più longevità operativa alle celle a combustibile.
Lo sforzo cinese per migliorare le celle a combustibile
Il governo cinese prevede già che entro il 2030 dovranno essere in circolo nel suo territorio almeno un milione di veicoli elettrici con celle a combustibile, fornendo ricchi incentivi alle imprese affinché sia raggiunto questo obiettivo. Già nell’ultimo biennio diverse aziende cinesi hanno acquistato quote di partecipazione in società straniere che producono celle a combustibile, istituendo vere e proprie joint venture per accedere a queste tecnologie avanzate. Nel novembre scorso la cinese Weichai Power ha acquisito il 20% della canadese Ballard Power Systems.
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