Se le auto producono acqua invece di scarico

Le celle a combustibile a idrogeno sono considerate un punto di speranza nel dibattito sulla propulsione dei veicoli del futuro. Il loro maggiore vantaggio: acqua e calore sono gli unici "sottoprodotti" che emettono. Uno dei svantaggi attualmente più grandi: i costi, che dipendono in parte dal materiale molto costoso del platino, necessario per il catalizzatore nella cella a combustibile. Riducendo la quantità di platino nella cella a combustibile, si riduce anche più rapidamente la potenza elettrica prodotta. Il Prof. Dr. Peter Strasser dell'Università di Berlino e i suoi collaboratori nel settore elettrocatalisi e materiali sono riusciti, in collaborazione con scienziati di BMW, a progettare chimicamente, in una cella a combustibile a idrogeno adatta alle auto, il materiale del supporto del catalizzatore in modo tale che, nonostante un basso utilizzo di platino, venga generata alta potenza elettrica. I loro risultati sono stati pubblicati ora sulla rinomata rivista scientifica Nature Materials.

Nel caso dei veicoli a celle a combustibile, si tratta in ultima analisi di auto elettriche. La differenza: l'energia necessaria non viene immagazzinata in una batteria, ma prodotta a bordo durante la guida secondo necessità. Su due elettrodi separati della cella a combustibile reagisce l'idrogeno, che viene trasportato in un serbatoio speciale nell'auto, con l'ossigeno dell'aria circostante. Si generano così corrente e acqua. La corrente prodotta viene consumata o temporaneamente immagazzinata in una piccola batteria tampone. Per la reazione elettrochimica all'anodo della cella a combustibile è necessario un catalizzatore di platino. "Anche se le auto a celle a combustibile attualmente sul mercato usano solo 30 grammi di platino per cella, ciò è ancora molto lontano dall'obiettivo a lungo termine e sostenibile di cinque grammi di platino per auto a celle a combustibile", afferma Peter Strasser.

Il problema: le nanoparticelle di platino devono essere distribuite in modo estremamente uniforme con un cosiddetto Ionomer, una plastica conduttiva di ioni idrogeno (protoni), sulla sostanza supporto di carbonio. Quanto meno si vuole usare di platino nanoparticellare, tanto più importante è la distribuzione uniforme dell'ionomer, affinché tutti i reagenti coinvolti abbiano accesso alle particelle di platino che fungono da catalizzatore. Una distribuzione disomogenea dell'ionomer provoca un'alta resistenza al trasporto delle molecole di ossigeno, il che porta a una perdita elevata di tensione e potenza elettrica generata. "Nel lavoro ora pubblicato descriviamo la produzione di un nuovo materiale di supporto in carbonio chimicamente modificato con caratteristiche superficiali su misura. Grazie a questo, siamo riusciti a ottenere una distribuzione dell'ionomer su questo supporto mai raggiunta prima. In questo modo, otteniamo alte densità di potenza con un basso impiego di platino", afferma lo scienziato. Questo catalizzatore su misura ha raggiunto una capacità di prestazioni e stabilità senza precedenti nella produzione di energia nella cella a combustibile — con un consumo di platino ridotto di almeno il 50 percento.

"L'aspetto speciale del nostro approccio: abbiamo lavorato direttamente con una cella a combustibile adatta alle auto, in modo che i nostri risultati abbiano la possibilità di essere immediatamente integrati nelle prossime generazioni di auto a celle a combustibile", afferma Peter Strasser con entusiasmo per il successo.

Per ulteriori informazioni, si prega di contattare:

Prof. Dr. Peter Strasser
TU Berlino
Dipartimento di Chimica Tecnica
Gruppo di energia elettrochimica, catalisi e scienza dei materiali
Tel.: 030/314-22261
E-mail: peter.strasser@tu-berlin.de