Un nuovo elettrodo consente la produzione su larga scala di idrogeno dall’acqua di mare: una soluzione pulita e senza desalinizzazione per le regioni costiere aride

Arriva dagli Emirati una notizia che, se confermata, potrebbe rivoluzionare il futuro: i ricercatori dell’Università di Sharjah hanno sviluppato una tecnologia innovativa in grado di produrre idrogeno pulito direttamente dall’acqua di mare su scala industriale.
In uno studio pubblicato sulla rivista Small, rivista di nanoscienza e nanotecnologia che spazia da chimica, energia, scienze fisiche e dei materiali, ingegneria, scienze biomediche e della vita, il team ha spiegato di riuscire a estrarre idrogeno senza rimuovere i sali minerali presenti nell’acqua né aggiungere sostanze chimiche. Questo metodo elimina la necessità di impianti di desalinizzazione, notoriamente costosi da costruire e gestire, spesso con investimenti di centinaia di milioni di dollari.

l’elettrodo che resiste alla corrosione dell’acqua di mare

“Abbiamo sviluppato un nuovo elettrodo multistrato in grado di estrarre l’idrogeno direttamente dall’acqua di mare in modo efficiente e sostenibile. I metodi tradizionali affrontano una serie di problemi, principalmente la corrosione e la degradazione delle prestazioni causate dagli ioni di cloruro nell’acqua di mare” ha spiegato Tanveer Ul Haq, professore associato del Dipartimento di Chimica dell’Università di Sharjah e autore dello studio.
Il team ha progettato un elettrodo su misura che, secondo il dott. Ul Haq, “supera questi problemi creando un microambiente protettivo e reattivo che aumenta le prestazioni resistendo ai danni”.

La necessità di energia pulita è sempre più urgente, e da tempo si punta sull’idrogeno. A partire dall’Ue, che dal 2021 investe sulla ricerca. Ma finora la sua produzione ha richiesto acqua pura, che è scarsa in molte parti del mondo. Questa ricerca offre una potenziale svolta, presentando un metodo per produrre idrogeno pulito direttamente dall’acqua di mare, evitando la necessità di risorse di acqua dolce.

“In breve, abbiamo dimostrato che l’elettrolisi diretta dell’acqua di mare non è solo possibile, ma scalabile, offrendo efficienza a livello industriale proteggendo l’elettrodo rispetto all’uso a lungo termine”, ha spiegato Ul Haq.

il sistema progettato per regioni aride e ricche di sole

Quando è in funzione, l’apparecchio eroga “una densità di corrente geometrica di 1 cm 2 in acqua di mare reale a un sovrapotenziale di 420 mV, senza formazione di ipoclorito e stabilità operativa eccezionale per 300 ore a temperatura ambiente”. L’elettrodo, osserva lo studio, produce idrogeno a tassi rilevanti per uso industriale utilizzando l’acqua di mare non trattata. Quasi tutto l’ingresso elettrico è stato convertito in produzione di gas, raggiungendo un’efficienza di Faradaic del 98%.

“Il nostro sistema genera idrogeno a tassi rilevanti dal punto di vista industriale – 1 ampere per centimetro quadrato – con un basso apporto energetico. Questo potrebbe rivoluzionare il modo in cui pensiamo alla produzione di idrogeno nelle regioni costiere, specialmente nei paesi aridi come gli Emirati Arabi Uniti, dove l’acqua dolce è limitata, ma la luce solare e l’acqua di mare sono abbondanti”.
La forza della tecnologia risiede nella struttura avanzata e multistrato dell’elettrodo, che non solo resiste alle condizioni di acqua di mare, ma prospera in esse.

Il dispositivo forma “una pellicola protettiva metaborata, che impedisce la dissoluzione del metallo e la formazione di ossido non conduttivo”, un approccio che elimina la necessità di una purificazione dell’acqua ad alta intensità energetica. “Questo bypassa la dissalazione costosa e la complessa purificazione dell’acqua, rendendo la produzione di idrogeno verde più economica e più accessibile”, ha spiegato il co-autore Mourad Smari, ricercatore associato all’Istituto di Scienza e Ingegneria della Sharjah University.

Le pellicole protettive prolungano la durata del sistema

Una delle caratteristiche più impressionanti del sistema è la sua longevità. “Esegue per oltre 300 ore senza perdita di prestazioni, resistendo alla corrosione che di solito distrugge sistemi simili”, ha detto Ul Haq. Lo studio spiega che lo strato carbonato “agisce come uno scudo elettrostatico”, proteggendo gli strati multipli dell’elettrodo dalla dissoluzione.

Questa tecnologia può essere applicata in impianti a idrogeno su larga scala, che utilizzano l’acqua di mare invece di preziosa acqua dolce. Immaginate le fattorie di idrogeno alimentate a energia solare lungo la costa degli Emirati Arabi Uniti, utilizzando l’acqua di mare e la luce solare per produrre carburante pulito, con zero emissioni e quantità di risorse minime.

Come funziona il design multistrato? Ul Haq ha sintetizzato: “Il design stratificato dell’elettrodo agisce come un filtro intelligente, consentendo all’acqua di entrare, bloccando la corrosione e sovraccaricando la produzione di idrogeno”.

l’idrogeno pulito fatto dal mare

La tecnologia ha già attirato l’interesse di chi lavora per l’energia del futuro. Ne è convinto Ul Haq: “La nostra innovazione trasforma l’acqua di mare da una sfida in una soluzione. Questo è l’idrogeno pulito fatto dal mare.”

I ricercatori non vedono l’ora di implementare su larga scala la loro tecnologia. “Ora ci stiamo spostando da test su scala di laboratorio a quello pilota, cercando di convalidare la tecnologia in condizioni esterne del mondo reale”, ha concluso Ul Haq. “Il nostro prossimo obiettivo è quello di sviluppare un generatore di idrogeno modulare alimentato da energia solare, su misura per l’uso in regioni aride e costiere”.