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Un team di scienziati cinesi ha creato un elettrolizzatore che può funzionare efficientemente anche con l’acqua salata.
La produzione di idrogeno verde, per essere efficiente, ha bisogno di acqua dolce pulita. In presenza di sporcizia o alte concentrazioni di sale, infatti, l’elettrolisi fatica e i macchinari sono destinati a danneggiarsi. Oggi, però, un team di scienziati cinesi appartenenti all’Università di Shenzhen, quella di Sichuan e la Southwest Petroleum University, sono riusciti a dimostrare un metodo efficiente di elettrolisi diretta dell’acqua di mare in grado di funzionare per mesi senza incorrere in problemi.
Il team, come descritto in un articolo apparso su IEE Spectrum, ha progettato un sistema di elettrolisi in modo da tenere gli ioni e le impurità lontani dagli elettrodi così che non ci siano reazioni secondarie o corrosione. Nel loro dispositivo, la cella elettronica è composta centralmente dai due elettrodi, divisi da un film sottile che tiene separati l’ossigeno e l’idrogeno, che sono immersi in una soluzione elettrolitica concentrata di idrossido di potassio. Ai lati della cella, due membrane porose a base di PTFE separano l’elettrolita dall’acqua di mare su ciascun lato. La membrana ricca di fluoro tiene fuori l’acqua liquida ma lascia passare il vapore acqueo.
Si tratta di un sistema capace di autorifornirsi. Quando infatti l’elettricità passa attraverso gli elettrodi, divide l’acqua nella soluzione elettrolitica. La concentrazione della soluzione aumenta ulteriormente, creando una differenza di pressione tra l’elettrolita e l’acqua di mare all’esterno delle membrane. Questo fa evaporare spontaneamente l’acqua di mare, e il vapore acqueo si diffonde attraverso le membrane nell’elettrolita, dove si trasforma nuovamente in acqua liquida, reintegrando l’acqua che era stata elettrolizzata in precedenza.
Grazie a questo metodo, l’elettrolisi dell’acqua agli elettrodi mantiene un flusso costante di acqua pulita agli elettrodi, mentre tiene fuori gli ioni e altre impurità nell’acqua di mare all’esterno della membrana. «In questo modo non è necessaria energia aggiuntiva per garantire l’ingresso di acqua nel sistema. Il che significa che il consumo energetico del nostro elettrolizzatore è simile a quello di un elettrolizzatore alcalino industriale. Il costo della membrana è molto basso e ha migliori prestazioni antivegetative», ha affermato Zongping Shao, professore di ingegneria chimica presso la Nanjing Tech University.
Il team ha realizzato un dispositivo dimostrativo contenente 11 celle di elettrolisi e l’hanno testato usando vera acqua di mare della baia di Shenzhen. Il sistema ha funzionato stabilmente senza problemi per più di 130 giorni a una densità di corrente di 250 milliampere per centimetro quadrato, producendo 386 litri di idrogeno all’ora. «Questa strategia realizza un’elettrolisi diretta dell’acqua di mare efficiente, flessibile e scalabile in modo simile alla scissione dell’acqua dolce senza un notevole aumento dei costi operativi», ha dichiarato Shao sulla rivista Nature.
I ricercatori stanno ora cercando di migliorare l’efficienza del sistema, affermando che potrebbero migliorare le prestazioni provando elettroliti diversi dall’idrossido di potassio e nuovi materiali per gli elettrodi e i catalizzatori.
