Ricercatori australiani producono idrogeno verde dall’acqua di mare

I ricercatori dell’Università di Adelaide, insieme a partner internazionali, hanno utilizzato con successo l’acqua di mare senza pretrattamento per ottenere idrogeno verde, introducendo uno strato acido sopra i catalizzatori in-situ. “Abbiamo diviso l’acqua di mare naturale in ossigeno e idrogeno con un’efficienza quasi del 100%, utilizzando un catalizzatore non prezioso ed economico in un elettrolizzatore commerciale“, ha affermato il professor Shizhang Qiao dell’Università di Adelaide. Data la vastità dell’oceano, è considerato un elettrolita naturale come materia prima.

Idrogeno verde dall’acqua di mare: il lavoro di un gruppo di ricercatori australiani

I ricercatori dell’Università di Adelaide hanno guidato un team internazionale alla scoperta di un metodo mediante il quale l’acqua dell’oceano è stata utilizzata in un elettrolizzatore commerciale per produrre, in modo efficiente, idrogeno verde.

“Abbiamo utilizzato l’acqua di mare come materia prima senza la necessità di alcun processo di pretrattamento come la desalinizzazione, la purificazione o l’alcalinizzazione per osmosi inversa“, ha affermato il professore associato Yao Zheng, della School of Chemical Engineering dell’Università di Adelaide. Il team ha semplicemente filtrato l’acqua di mare, proveniente dal mare di Huanghai in Cina, per rimuovere solidi e microrganismi.

“Le prestazioni di un elettrolizzatore commerciale con i nostri catalizzatori che funzionano in acqua di mare sono vicine alle prestazioni dei catalizzatori di platino/iridio che funzionano in una materia prima di acqua deionizzata altamente purificata“, ha aggiunto Zheng.

Un problema pressante: la mancanza di acqua

La scoperta affronta le preoccupazioni in merito alla scarsità d’acqua che sono scaturite intorno all’idrogeno verde: i ricercatori hanno notato che l’oceano è una “risorsa quasi infinita“, che rappresenta il 96,5% delle riserve idriche della terra, ma si è rivelata una sfida a causa delle complessità dell’acqua.

La soluzione del team si riduce alla regolazione dell’ambiente di reazione locale del catalizzatore, cosa che è stata possibile attuare, introducendo uno strato acido sulla sua superficie che ha catturato ioni problematici e ridotto le formazioni di solidi che possono bloccare l’elettrodo.

Il team, composto da ricercatori della Tianjin University cinese e della Nankai University, nonché della Kent State University negli Stati Uniti, insieme a quelli dell’Università di Adelaide, ha pubblicato la sua ricerca su Nature Energy. Hanno notato che l’approccio era più pratico per le regioni con lunghe coste e abbondante luce solare.

Il gruppo, dunque, migliorerà il sistema, facendo uso di un elettrolizzatore più grande al fine di utilizzarlo per la sintesi di ammoniaca e la produzione di idrogeno per celle a combustibile .

Data la vastità dell’oceano, è considerato un elettrolita naturale come materia prima. Come notano i ricercatori, “l’elettrolisi diretta dell’acqua di mare senza il processo di purificazione e gli additivi chimici è molto attraente ed è stata studiata per circa 40 anni“.

Il problema: l’utilizzo di acqua di mare per l’elettrolisi tende a causare reazioni e corrosione sul lato dell’elettrodo, con conseguente bassa efficienza e scarsa stabilità del sistema di elettrolisi.

Questo perché l’acqua di mare ha alte concentrazioni di ioni di cloro dannosi e ioni indesiderati caricati positivamente come gli ioni di magnesio e calcio. Poiché il valore del pH dell’acqua di mare vicino al catodo aumenta notevolmente durante l’elettrolisi, questi ioni di magnesio e calcio possono formare l’idrossido di magnesio, diventando solidi insolubili che possono bloccare l’elettrodo.

Per affrontare questi problemi, il team ha introdotto uno “strato duro di acido di Lewis” sulla superficie del catalizzatore per dividere le molecole d’acqua e catturare molti degli ioni caricati negativamente che circondano il catalizzatore. Hanno anche scoperto che il loro approccio ha creato un ambiente fortemente alcalino, pH 14, che ha inibito la produzione di cloro sul catalizzatore, riducendo la formazione di questi solidi che bloccano l’elettrodo.

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