Supercarburante?

Pubblicato il 24 dicembre 2020 17:13 di G. Allen Brooks

(Articolo originariamente pubblicato nell'edizione di settembre/ottobre 2020.)

Scegli un colore, qualsiasi colore, blu, verde, marrone o grigio. Questi sono i colori assegnati alle varie forme di idrogeno a seconda di come viene prodotto. L’idrogeno è improvvisamente diventato il Superman delle energie rinnovabili. Invece di salvare Metropolis, è necessario salvare il mondo da un futuro dannoso creato dalle eccessive emissioni di carbonio derivanti dalla combustione di combustibili fossili.

Mentre siamo passati dal riscaldamento globale al cambiamento climatico alla crisi climatica, la necessità di trovare fonti di energia pulita ha assunto una crescente urgenza. Un tempo, la fonte di combustibile era il gas naturale, che emette la metà della CO2 del carbone. Con un costo di 8-12 dollari per milione di Btu, il gas naturale ad alto costo ha ridotto il divario con l’energia eolica e solare più costosa.

Questo divario si è ampliato quando la rivoluzione dello shale ha portato i prezzi del gas al di sotto dei 2 dollari/mmBtu. Gli ambientalisti hanno poi spostato la loro fedeltà dal gas naturale all’idrogeno come salvatore del carburante pulito. Affinché l’era dell’idrogeno possa iniziare sul serio, il carburante deve superare una serie di ostacoli tecnici e di costo.

Proprietà

L’idrogeno – l’elemento chimico con il simbolo H e il numero atomico 1 – è l’elemento più leggero dell’universo, 14 volte più leggero dell’aria, rendendolo utile per i palloncini. È anche l'elemento più abbondante, rappresentando il 75% della massa dell'universo. "Idrogeno" deriva dal greco "idro", che significa "acqua", e "geni", che significa "creatore" - in effetti, "nato dall'acqua", che è ciò che rimane dopo che l'idrogeno è stato bruciato.

Con un solo protone nel nucleo, l'idrogeno è l'elemento chimico più piccolo. Può anche esistere senza neutroni. Le piccole dimensioni e la bassa densità dell'idrogeno creano sfide nel trasporto e nello stoccaggio. Data la sua forza di legame relativamente elevata, è necessaria molta energia (ad esempio, l'elettrolisi) per isolare l'idrogeno nella sua forma pura, aumentandone i costi.

L'idrogeno fu identificato per la prima volta dal grande scienziato sperimentale Henry Cavendish nel 1766. Produsse acqua dall'idrogeno e dall'ossigeno con l'aiuto di una scintilla elettrica. La prima cella a combustibile, che converteva l'idrogeno e l'ossigeno in energia elettrica, fu sviluppata nel 1838 da Sir William Grove utilizzando elettrodi di zinco e platino. Sebbene 20 anni prima dell’avvento dell’era del petrolio, la scoperta languiva. La prima cella a combustibile commerciale non fu sviluppata per quasi un secolo (1932).

Commercializzazione

A livello commerciale, l’idrogeno fu utilizzato per la prima volta nel 1792, circa 25 anni dopo la sua scoperta, nella produzione di gas di carbone, noto come “gas di città”. L’idrogeno rappresentava quasi la metà del volume del gas cittadino, che alimentava i lampioni nell’era delle luci a gas del XIX e dell’inizio del XX secolo.

Forse la previsione più sorprendente sull'idrogeno fu la sua menzione nel romanzo d'avventura di Jules Verne del 1875, L'Isola Misteriosa, in cui descrisse un mondo in cui "un giorno l'acqua sarà impiegata come combustibile, l'idrogeno e l'ossigeno che la costituiscono, usati singolarmente o insieme forniranno una fonte inesauribile di calore e di luce di un'intensità di cui il carbone non è capace."

Verne era un visionario in più di un modo. Il libro inizia durante la guerra civile americana con cinque prigionieri di guerra che dirottano un pallone d'osservazione riempito di idrogeno per scappare. L’idrogeno sarebbe diventato l’elemento di galleggiamento che avrebbe sollevato i dirigibili Zeppelin e rivoluzionato i viaggi transatlantici e le tattiche militari nei decenni a venire.

L'era dei viaggi con lo Zeppelin terminò nel 1939 con il disastroso incidente dell'Hindenburg a Lakehurst, nel New Jersey, che uccise 35 passeggeri in una spettacolare esplosione e incendio e sollevò la questione della sicurezza dell'idrogeno. Come tutti i combustibili fossili, l’idrogeno è altamente combustibile, ma richiede una concentrazione quasi tre volte superiore a quella della benzina, il che significa che la benzina è tre volte più combustibile dell’idrogeno.