Monday, 23 Jul 2018

Una nuova lega di nano alluminio potrebbe fornire celle a idrogeno a richiesta, solo aggiungendo acqua

La scoperta accidentale di una nuova lega di alluminio che reagisce in modo molto insolito con l’acqua può essere il primo passo per rilanciare l’economia dell’idrogeno. Questa nuova lega potrebbe fornire una fonte idrogeno conveniente e portatile per le celle a combustibile e per altre applicazioni, potenzialmente trasformando il mercato dell’energia e fornendo un’alternativa alle batterie e ai combustibili liquidi.

“L’aspetto importante dell’approccio è che ti consente di creare sistemi molto compatti”, afferma Anthony Kucernak, che studia le celle a combustibile all’Imperial College di Londra e non ha partecipato alla ricerca. “Questo sarebbe molto utile per sistemi che devono essere molto leggeri o operare per lunghi periodi sull’idrogeno, dove l’uso dell’idrogeno immagazzinato in una bombola è proibitivo”.

La scoperta è avvenuta nel mese di gennaio, quando i ricercatori del laboratorio di ricerca dell’esercito americano dell’Aberdeen Proving Ground, nel Maryland, stavano lavorando su una nuova lega ad alta resistenza, afferma il fisico Anit Giri. Quando hanno versato acqua su di esso durante le prove di routine e ha iniziato ad emettere bolle e a produrre idrogeno.

Non si tratta di un fenomeno normale per l’alluminio. Di solito, quando viene esposto all’acqua, si ossida rapidamente, formando una barriera protettiva che mette fine a qualsiasi ulteriore reazione. Ma questa lega continua a reagire.

L’idrogeno è da lungo tempo considerato un carburante pulito e ad impatto zero per l’ambiente ma è difficile immagazzinarlo e spostarlo a causa della sua massa. “Il problema dell’idrogeno è sempre il trasporto e la pressurizzazione”, afferma Giri.

Reazione lenta

Se l’alluminio potesse essere fatto reagire efficacemente con l’acqua, significherebbe poter avere idrogeno su richiesta. A differenza dell’idrogeno, l’alluminio e l’acqua sono facili da trasportare – e entrambi sono stabili. Ma i tentativi precedenti di guidare la reazione richiedevano elevate temperature o catalizzatori e si ottenevano solo reazione lente: per ottenere idrogeno occorrono ore e l’efficacia è circa del 50 per cento.

La nuova lega, di cui si sta registrando il brevetto, è composta di una polvere densa di grani di alluminio su scala micronica e di uno o più altri metalli disposti in una particolare nanostruttura. L’aggiunta di acqua alla miscela produce ossido o idrossido di alluminio e idrogeno, moltissimo idrogeno. “La reazione ottiene risultati eccezionali, con quasi il 100 per cento di efficienza in meno di 3 minuti”, sostiene il team leader Scott Grendahl. Inoltre, il nuovo materiale offre almeno un ordine di grandezza maggiore di energia rispetto alle batterie al litio dello stesso peso. E a differenza delle batterie, può rimanere stabile e pronto per l’uso a tempo indeterminato.

il team di sperimentatori dell’esercito ha utilizzato il materiale per alimentare un piccolo carro armato radio-controllato. Grendahl non vede alcun problema pratico in una produzione più elevata, nell’ordine di centinaia di tonnellate in quanto può essere realizzata utilizzando rottami di alluminio con costi relativamente ridottiIl nuovo materiale potrebbe alimentare di tutto, dai laptop a bus e automobili .

“In linea di principio, il processo dovrebbe funzionare”, dice Robert Steinberger-Wilckens , che dirige un programma di celle a combustibile all’Università di Birmingham, Regno Unito che, però, avverte che sarà necessario effettuare diversi esperimenti per dimostrare che la reazione funziona come dovrebbe. “C’è un sacco di cose che funzionano in laboratorio ma che poi, sul campo, falliscono”.

Una volta esaurita la potenzialità reattiva, la polvere di alluminio potrebbe essere impiegata nella stampa 3D. I ricercatori hanno presentato proposte – ora considerate dall’esercito – per piccoli robot aerei o aerei che utilizzano la propria struttura come carburante. Queste macchine autocannibalizzanti sarebbero utili per le missioni di raccolta di intelligence a senso unico, in grado di funzionare finchè non si saranno completamente esauriti, audistruggendosi senza lasciare traccia.

Articolo originale: newscientist

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