Produzione di idrogeno verde
I colori dell'idrogeno
L'idrogeno è il più leggero e il più abbondante elemento dell'universo. È un gas incolore, inodore e altamente infiammabile. Il suo atomo, il più semplice, è formato da un protone ed un elettrone. Nella molecola di H2 due atomi di idrogeno sono tenuti insieme da un legame covalente apolare. L'idrogeno è scarsamente presente sulla Terra in forma di idrogeno molecolare perché si combina spontaneamente con l'ossigeno per formare l'acqua. E' un combustibile ed è considerato un'alternativa ecologica ai carburanti fossili, poiché la sua combustione non produce anidride carbonica.
Le prime scoperte relative all'idrogeno risalgono al XVI secolo, quando l'alchimista Paracelso mescolando metalli con acidi forti, ottenne l'idrogeno gassoso. Nel 1671 Robert Boyle studiò la reazione tra la limatura di ferro e gli acidi diluiti che genera idrogeno. Henry Cavendish nel 1766 osservò che l'idrogeno è un gas infiammabile e nel 1783 Antoine Lavoisier diede il nome all'idrogeno. J. Vernes nel 1875 nel suo libro L'isola misteriosa affermava: "... l'acqua potrà essere usata come combustibile!". Negli anni '60 la NASA usò le celle a combustibile per le missioni Apollo e negli anni '90 le celle a combustibile sono state usate per il trasporto su rotaie, per quello aereo e navale.
Nel 2020 l'idrogeno ha assunto un ruolo molto importante per la decarbonizzazione.
Decarbonizzazione significa ridurre l'uso di combustibili fossili a favore di un maggiore utilizzo di energia rinnovabile. L'idrogeno può essere usato come valido sostituto dei combustibili fossili ed è riconosciuto dalle strategie energetiche nazionali ed europee come uno dei fattori abilitanti per organizzare il sistema energetico. Esso può essere stoccato o utilizzato per la mobilità, gli usi residenziali, la produzione di energia elettrica.
L'idrogeno pur essendo l'elemento più presente nell'Universo, non è altrettanto rappresentato in natura sul nostro pianeta perciò deve essere prodotto consumando energia in un processo chiamato elettrolisi. In un sistema detto elettrolizzatore, la corrente elettrica "spezza" la molecola d'acqua producendo ossigeno ed idrogeno gassosi. L'elettrolizzatore è formato da due elettrodi immersi in una soluzione contenente ioni, particelle in grado di condurre la corrente nei liquidi. Inviando corrente agli elettrodi si osserva lo sviluppo di idrogeno H2 al catodo (polo negativo) e quello di ossigeno O2 all'anodo (polo positivo).
L'idrogeno è detto grigio se l'energia usata per produrlo deriva dal carbon fossile, blu se l'anidride carbonica, prodotta dalla combustione del carbon fossile, viene catturata e non immessa nell'ambiente esterno, verde se l'energia per produrlo deriva da fonti rinnovabili, giallo se quest'energia è prodotta da reazioni nucleari.
Se l'energia elettrica usata per la produzione dell'idrogeno, che è un vettore energetico pulito, è prodotta da fonti rinnovabili come l'eolico e il fotovoltaico allora si ottiene un processo completamente green!
L'idrogeno verde è un'ottima strategia per combattere il riscaldamento globale e tutte le devastanti conseguenze che ormai il nostro pianeta sta cominciando tragicamente a sperimentare. La scienza è in grado di fornire all'umanità soluzioni valide ed efficaci che devono essere adottate! Noi all'Isis Europa vogliamo contribuire a sensibilizzare l'opinione dei cittadini su questa importante tematica, mostrando che la profezia di J. Vernes è diventata realtà!
Produzione dell'idrogeno
Nel video che segue si osserva la produzione di bollicine di idrogeno al catodo (elettrodo a sinistra, cavo nero) e di bollicine di idrogeno all'anodo (elettrodo a destra, cavo rosso). Il dispositivo di Hoffman consente l'elettrolisi dell'acqua grazie al passaggio di corrente elettrica. Nel dispositivo è stata posta una soluzione di bicarbonato di sodio. La corrente elettrica utilizzata è prodotta dal sistema combinato eolico fotoelettrico presente nel laboratorio Serra. Gli elettrodi di platino dell'elettrolizzatore sono collegati alla corrente tramite la porta USB del sistema combinato eolico fotoelettrico. L'idrogeno prodotto è verde perché l'energia utilizzata proviene da fonti rinnovabili. L'elettrolisi dell'acqua procede attraverso due semireazioni. In una gli ioni idrogeno si riducono al catodo acquistando elettroni. Nell'altra gli ioni ossidrile, carichi negativamente si ossidano all'anodo cedendo elettroni. La somma delle due semireazioni corrisponde alla reazione di decomposizione dell'acqua: