L'idrogeno è un combustibile ideale, la cui combustione genera acqua quale unico sottoprodotto. Il suo utilizzo diffuso consentirebbe di risolvere diversi problemi, la richiesta crescente di energia, l'inquinamento e l'emissione di gas serra conseguenti l'utilizzo di combustibili fossili.
Tuttavia, a causa delle sue caratteristiche chimico-fisiche, l'idrogeno non è un vettore ideale di energia: è un gas infiammabile con una densità volumetrica di energia limitata che, soprattutto per applicazioni in dispositivi mobili, deve essere compresso ad elevate pressioni (350-700 bars) o liquefatto a temperature molto basse (253 °C). Il metanolo è invece un liquido a temperature ambiente con un contenuto del 12.6% in peso di idrogeno, che potrebbe essere rilasciato all'occorrenza mediante reforming acquoso. La condizione necessaria per rendere questo processo efficiente è l'individuazione di un catalizzatore capace di promuovere questo processo a temperature non eccessivamente elevate. La CO2 rilasciata nella deidrogenazione acquosa del metanolo potrebbe essere riconvertita in metanolo utilizzando l'idrogeno prodotto da fonti rinnovabili, idealmente dall'elettrolisi dell'acqua promossa dall'energia solare.
Ricercatori dell'Istituto di Chimica Biomolecolare e del Leibniz Institut für Catalyse an der Universität Rostock hanno recentemente messo a punto un sistema catalitico basato su un complesso di Rutenio in grado di promuovere la liberazione di idrogeno da metanolo ed acqua a meno di 100 °C.
Il catalizzatore di rutenio consente di ottenere tre molecole di idrogeno dalla reazione tra una molecola di metanolo ed una di acqua. La reazione è favorita da una elevata concentrazione di base che sequestra la CO2 prodotta sottoforma di carbonato o formiato. Per ottimizzare le condizioni di reazione è stata studiata l'influenza di diversi parametri sperimentali quali la natura del catalizzatore, la sua concentrazione, il rapporto metanolo / acqua, la basicità della soluzione e la temperatura.
In condizioni ottimali, una quantità "omeopatica" di catalizzatore, pari a 1.8 parti per milione, è in grado di produrre idrogeno a 91 °C da una soluzione 9:1 v/v di metanolo ed acqua avente una concentrazione 8 M di idrossido di potassio. In queste condizioni circa 2.700 equivalenti di idrogeno per equivalente di catalizzatore vengono liberati in un'ora. L'efficienza può essere aumentata a 4.700 equivalenti per ora se non si utilizza acqua. Quando il rapporto metanolo / acqua viene ridotto a 4:1, come pure la concentrazione della base (0.1 moli di sodio idrossido per litro di soluzione) e la concentrazione del catalizzatore aumentata a 21 p.p.m, la produzione iniziale di idrogeno diminuisce ad 800 equivalenti per ora. Nel corso della reazione il pH della soluzione diminuisce nelle prime quattro ore, passando da 13 a 10, ed il rapporto CO2 / H2 nel gas prodotto da 9:1 a 3:1 nello stesso periodo. Tuttavia la composizione della miscela gassosa si mantiene costante per circa tre settimane determinando un numero complessivo di cicli catalitici pari a 350.000 per unità di catalizzatore.
Il catalizzatore non è stato testato in cellule a combustibile ma i risultati della ricerca lasciano intravedere la possibilità di accrescere l'efficienza energetica di quelle a metanolo con possibili applicazioni nel settore dei dispositivi elettronici portatili. Per applicazioni nel settore dei trasporti l'efficienza del catalizzatore dovrebbe essere incrementata notevolmente.
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