Celle a combustibile costose? Forse non più

Le celle (o pile) a combustibile (fuel cell in inglese) sono note per la loro “preziosità”. Dovendo essere realizzate con elementi di platino, un metallo prezioso, il loro prezzo non è proprio abbordabile. Ora i laboratori di Los Alamos, negli Stati Uniti, hanno sviluppato un modo per evitare l’uso del platino nelle celle a combustibile a idrogeno, una delle tecnologie più promettenti per le automobili del futuro, ma anche potenzialmente per dispositivi mobili come computer, telefoni o tablet.

In un articolo pubblicato oggi su Science, i ricercatori di Los Alamos Wu Gang, Christina Johnston e Piotr Zelenay descrivono l’uso di un catalizzatore privo di platino nel catodo di una cella a combustibile a idrogeno. L’eliminazione del platino, un metallo prezioso più costoso dell’oro, risolverebbe una sfida significativa sull’economicità di queste celle, che ha finora ostacolato l’uso dei sistemi di alimentazione a celle a idrogeno su larga scala.

Le celle a combustibile a idrogeno convertono l’idrogeno e l’ossigeno in energia elettrica. Inoltre, possono essere combinate in serie per costituire batterie di pile ad alta potenza, che potrebbero alimentare persino le automobili. In condizioni ottimali, la cella a combustibile a idrogeno produce acqua come prodotto di “rifiuto” e non emette gas serra. Tuttavia, poiché l’uso del platino nei catalizzatori è necessario per facilitare le reazioni che producono energia elettrica all’interno di una cella a combustibile, utilizzo diffuso di celle a combustibile in applicazioni comuni era impensabile a causa dei suoi costi proibitivi. Un aumento della domanda di catalizzatori a base di platino potrebbe inoltre spingere al rialzo il costo del metallo, che attualmente quota oltre 1.800 dollari l’oncia (più dell’oro).

I ricercatori di Los Alamos hanno sviluppato un nuovo catalizzatore usando carbonio, ferro e cobalto, invece del platino. Questa combinazione ha prodotto un rendimento in termini di potenza, efficienza e longevità. I ricercatori hanno scoperto inoltre che le celle a carbonio-ferro-cobalto non solo generavano correnti paragonabili a quella prodotta da celle a combustibile contenenti metalli preziosi nel catalizzatore, ma si comportavano abbastanza bene all’accensione e allo spegnimento, le fasi più delicate per i catalizzatori.

Inoltre, le celle a carbonio-ferro-cobalto hanno prodotto una completa conversione di idrogeno e ossigeno in acqua, senza produrre un liquido indesiderato, il perossido di idrogeno (volgarmente conosciuta come acqua ossigenata, H2O2). Una conversione inefficiente in alcune celle a combustibile, infatti, produce perossido di idrogeno, che può ridurre la produzione di energia fino al 50 per cento, e può anche danneggiare irreparabilmente le membrane delle cellule a combustibile. Fortunatamente, i catalizzatori di carbonio-ferro-cobalto sintetizzati a Los Alamos creano quantità estremamente piccole di perossido di idrogeno, anche se confrontate con le costose celle al platino.

A causa dell’ottima performance del nuovo catalizzatore, i ricercatori di Los Alamos hanno già depositato un brevetto per la nuova tecnologia. Ora si tratta solo di aspettare e vedere il prossimo passaggio, che sarà il tentativo di industrializzazione del processo per rendere le nuove celle a combustibile davvero alla portata di tutti.