Svolta nella produzione di energia da idrogeno
Una cella a combustibile sfrutta il processo elettrochimico al fine di convertire l'energia chimica in energia elettrica (simile al funzionamento di una normale pila) e presenta una struttura composta da un primo strato che si chiama catodo, un secondo strato composto dall'elettrolita, ed un terzo strato che si chiama anodo.
Il processo tramite il quale si crea energia, che fu originariamente scoperto nel suo modello più semplice nel 1839 da William Grove (fisico inglese) e perfezionato in un secondo momento dall'ingegnere Francis Bacon tramite lo studio degli elettrodi e del catalizzatore, consiste nel passaggio degli ioni di idrogeno dal catodo fino all' anodo attraverso una membrana. Fino ad oggi la membrana (elettrolita) che permette il passaggio degli ioni è stata composta da un materiale denominato naflon. Questo materiale è un polimero dell'acido perfluorosolfonico che presenta una composizione base di Teflon il quale ricorda, nella sua struttura, un nido d'ape. Il naflon è stato considerato fino ad oggi, per via del costo ridotto e delle proprietà utili a permettere il passaggio di ioni, l'elettrolita migliore che potesse essere usato nonostante provochi il riscaldamento della molecola, la sua conseguente degradazione ed il passaggio di altre particelle non utili al fine della creazione di energia elettrica che anzi disturbano il processo.
(Schema semplificato che spiega come avviene l'estrazione di energia tramite idrogeno)
Proprio su questo punto debole del naflon si accendono i riflettori a seguito della scoperta del grafene ad opera di un gruppo di ricercatori dell'Università di Manchester, coordinato dal fisico russo naturalizzato olandese di nome Andre Geim, per la quale nel 2010 ha vinto il Premio Nobel.
Il grafene è costituito da atomi di carbonio e tra le sue caratteristiche vi sono la grandissima resistenza meccanica (simile a quella del diamante) ed una buona flessibilità, ma inizialmente il materiale ha suscitato moltissimo interesse, soprattutto tra gli accademici, a causa del suo spessore infinitamente piccolo (vicino allo spessore di un atomo) e per le ulteriori caratteristiche proprie che lo portano ad essere un ottimo conduttore di calore e di elettricità. Solo in seguito ad ulteriori studi approfonditi sul nuovo materiale si è scoperto che il grafene è capace di permettere il passaggio dei soli ioni (e di nessun'altra particella al contrario del naflon) senza nemmeno causarne il degrado operato dal riscaldamento.
(La caratteristica struttura molecolare a nido d'ape del grafene)
I risultati dell'importante ricerca, condotta dallo stesso team che ha scoperto l'esistenza del grafene, sono stati pubblicati sul giornale di divulgazione scientifica "NATURE", mandato in stampa per la prima volta da Alexander Macmillan, nel lontano 1869, spinto dal forte incoraggiamento dell'astrofisico Norman Lockyer e Thomas Henry Huxley. Nature nasce come una rivista scientifica generale, e dopo 145 anni di attività continua la sua missione originaria.
Dalle conclusioni dello studio si deduce che, se il grafene fosse usato come elettrolita, questo permetterebbe un sensibile miglioramento del processo di produzione di energia elettrica pulita da idrogeno, la quale emette, come unico residuo del processo, acqua.
(Prima pagina della rivista Nature del Luglio 2011 concentrato sulle nanotecnologie)
L'idrogeno è un gas presente naturalmente in grosse quantità all'interno dell'universo (forse è l'elemento più abbondante) ed è anche presente nell'acqua ed in tutti i composti organici ma, allo stato libero, sulla terra non è facilmente reperibile. L'idrogeno si presenta incolore ed inodore, in oltre è altamente infiammabile e molto leggero, motivo quest'ultimo per cui uno dei primi usi che si è fatto dell'elemento è stato riempire le sacche d'aria degli aerostati che potevano salire in quota grazie al fatto che erano riempiti di gas più leggero rispetto all'aria esterna.
(Il momento dell'immissione di idrogeno nel pallone aerostatico durante la guerra civile americana)
