Riusciremo un giorno a sostituire i combustibili fossili con le energie rinnovabili? Potremmo farcela, ma la scienza deve inventarsi un nuovo modo per immagazzinare e stoccare le energie pulite, senza dispersioni, con razionalità e su larga scala. Infatti, molti ricercatori si stanno dedicando allo studio di un metodo di immagazzinamento funzionale. L’ultima ipotesi verte sull’immagazzinamento e lo stoccaggio dell’energia in forma gassosa all’interno di celle elettrolitiche.
Come immagazzinare e stoccare le energie rinnovabili in modo sicuro
Prima capiamo che cosa sono le celle elettrolitiche. Niente paura: il concetto è elementare. Abbiamo a che fare con una cella contenente un elettrolita in cui vengono inseriti due elettrodi. Dunque, non è né più né meno che un sistema semplice con cui convertire l’energia elettrica in energia chimica tramite l’elettrolisi. Con l’elettrolisi si innesca una reazione che divide le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno. L’elettricità può quindi essere recuperata invertendo la reazione e ricombinando l’idrogeno e l’ossigeno in acqua. Per far ciò occorrono dei catalizzatori che accelerino le reazioni elettrocatalitiche. Questi strumenti devono resistere al processo, quindi devono essere ossidi metallici (non devono consumarsi). E come mai questi ossidi funzionano meglio di altri materiali? La scienza non lo sa con certezza. Da qui parte un interessante studio…
I ricercatori Tileli e Tzu-Hsien Shen hanno osservato le reazioni di elettrolisi dell’acqua al microscopio elettronico, e hanno quindi studiato il comportamento del catalizzatore durante l’intero processo. In pratica hanno generato e analizzato immagini su scala nanoscopica. Nel loro esperimento si sono avvalsi di un catalizzatore di ossido di tipo perovskite chiamato BSCF. Di solito si usano catalizzatori di iridio e rutenio, che sono difficili da trovare e molto costosi. Quindi già l’uso del BSCF potrebbe essere un grosso passo in avanti.
POTREBBE ANCHE INTERESSARTI >>> Zero emissioni di carbonio: questo è l’obiettivo dietro i progetti di energia rinnovabile
Ma non è finita qui. Catturando immagini in tempo reale delle particelle BSCF durante ogni fase del ciclo di elettrolisi, i ricercatori hanno visto apparire l’ossigeno molecolare. E questo cosa significa? Che la reazione stava avvenendo con successo. E che il processo di reversibilità era possibile. Ciò vuol dire che potremmo iniziare a stoccare l’energia riciclabile e sostenibile immagazzinandola nello stato gassoso. I ricercatori hanno battezzato questo processo bagnabilità commutabile.
Altre scoperte legate all’elettrolisi
Durante il processo gli atomi di superficie delle particelle si sono ridistribuiti modificando le proprietà superficiale del materiale della cella. Di conseguenza, è lecito affermare che le particelle interagiscono con l’ambiente circostante in modo diverso nelle varie fasi del ciclo di elettrolisi. La superficie è idrofobica, cioè idrorepellente, durante alcuni passaggi. In altre fasi invece è idrofila, cioè attratta dall’acqua.
POTREBBE ANCHE INTERESSARTI >>> Un robot senza parti elettroniche: nasce il robot alga
L’ipotesi è che la superficie delle particelle possa cambiare. Un fenomeno mai stato osservato su scala nanoscopica e in tempo reale. Ciò che ci interessa è la capacità di un materiale di mutare, dallo stato idrofobico a quello idrofilo, e viceversa. Perché? Per un fatto semplice: gli ingegneri potrebbero usare questo fenomeno per immagazzinare e stoccare energie rinnovabili. Ma non solo. Il processo potrebbe avere applicazione anche nella tecnologia dei sensori e nei sistemi di purificazione dell’acqua.
