Stanford: idrogeno e grafite 10 volte più efficienti in laboratorio

A 1.000 °C, un reattore per la pirolisi del metano diventa un esercizio di distribuzione del calore fino al centro. I ricercatori di Stanford Engineering Henry Moise, Sebastian Moll e Matteo Cargnello hanno sviluppato un metodo di riscaldamento interno che, nel loro studio pubblicato su Science, produce idrogeno e grafite solida con un guadagno di efficienza di circa 10 volte rispetto al riscaldamento esterno convenzionale.

L’idrogeno è essenziale per importanti attività industriali e agricole, ma oggi la maggior parte dell’idrogeno viene prodotta attraverso processi che rilasciano grandi quantità di CO2. La pirolisi del metano segue un percorso diverso: separa il metano in idrogeno gassoso e carbonio solido, invece di produrre la CO2 gassosa rilasciata dai metodi convenzionali. Il processo è studiato da anni, ma la rimozione del carbonio e la fornitura di calore sufficiente ne hanno impedito l’uscita dai laboratori.

Il team di Stanford ha affrontato il problema del calore collocando il bruciatore all’interno del reattore. Invece di bruciare gas naturale, il bruciatore consuma una parte dell’idrogeno prodotto dalla reazione, generando l’elevato calore necessario ad alimentare il processo e rilasciando soprattutto vapore acqueo. Henry Moise afferma che il risultato è un guadagno di efficienza di circa 10 volte: utilizzando la stessa quantità di energia, un reattore può produrre la stessa quantità di materiale di 10 altri reattori riscaldati convenzionalmente dall’esterno.

I ricercatori hanno inoltre scoperto che il carbonio solido era grafite di alta qualità, un materiale utilizzato nelle batterie, negli elettrodi e in altre tecnologie. Questo potrebbe offrire agli Stati Uniti una strada verso la produzione nazionale di un materiale che attualmente importano. Il limite è chiaro: la grafite non è ancora abbastanza pura per le applicazioni più esigenti delle batterie e, secondo i ricercatori, sono necessari ulteriori lavori.

L’idrogeno viene utilizzato nei fertilizzanti, nella raffinazione e nella produzione di metanolo; il metodo deve ancora essere portato su scala più ampia e verificato per una produzione di idrogeno diffusa. Per ora, il lavoro è un risultato di laboratorio, non un impianto di approvvigionamento su larga scala. L’aumento delle dimensioni dei reattori e la verifica del loro impiego per una produzione di idrogeno diffusa sono i prossimi passi; non è stata fornita alcuna tempistica per la messa in funzione.