Idruri metallici

Idruri metallici

Stoccaggio dell'idrogeno in idruri metallici

Gli idruri metallici, con differenti gradi di efficienza, possono essere usati come mezzo di stoccaggio dell'idrogeno, spesso reversibilmente.^[2] Alcuni sono liquidi a temperatura ambiente e pressione standard, altri sono solidi che possono essere trasformati in sferette. Gli idruri proposti per l'uso nell'economia a idrogeno includono semplici idruri di magnesio o metalli di transizione e idruri metallici complessi, contenenti tipicamente sodio, litio o calcio e alluminio o boro. Questi materiali hanno una buona densità di energia per unità volumetrica, nonostante la loro densità di energia per unità di peso sia spesso peggiore dei più comuni carburanti idrocarburi. Inoltre, sono spesso necessarie alte temperature per il rilascio del loro contenuto di idrogeno.
Lo stoccaggio in idruri solidi è una possibile soluzione per lo stoccaggio automobilistico. Un serbatoio di idruro è circa tre volte più capiente e quattro volte più pesante di un serbatoio di benzina che produce la stessa energia. Per un'automobile standard, si tratta di circa 0,17 m³ di spazio e 270 kg contro 0,057 m³ e 70 kg. Un normale serbatoio di benzina pesa poche decine di chilogrammi ed è costruito in acciaio che il cui prezzo è stimato in circa $2,20/kg. Il litio, il costituente principale per peso di un recipiente di stoccaggio di idruri, costa attualmente $90/kg. Ogni idruro necessiterà di essere riciclato o ricaricato con idrogeno, a bordo dell'automobile o in una centrale di riciclo. Una cellula energetica metallo-ossido, per esempio una cellula di carburante zinco-aria o una cellula di carburante litio-aria, fornirà un uso migliore per il peso aggiunto rispetto a una cellula di carburante a idrogeno con un serbatoio di stoccaggio in idruro metallico.
Spesso gli idruri reagiscono per combustione, piuttosto violentemente per esposizione all'aria umida, e sono molto tossici a contatto con la pelle o con gli occhi, e quindi sono abbastanza ingombranti da manipolare (si veda borano, idruro di litio e idruro di alluminio). Questa è la ragione (oltre al peso ed al costo) per la quale alcuni combustibili, anche se sono stati proposti dall'industria dei lanci spaziali che ha speso tempo e risorse in queste ricerche, non sono mai stati utilizzati per alcun veicolo in lanci spaziali.
Alcuni idruri forniscono una bassa reattività (e quindi un'elevata sicurezza) ed elevate densità di stoccaggio (al di sopra del 10% in peso). I candidati principali sono il boroidruro di sodio, il tetraidruroalluminato di litio ed il borano di ammonio. Il boroidruro di sodio ed il borano di ammonio possono essere immagazzinati in forma liquida se mescolati con acqua, ma debbono essere stivati in grandi concentrazioni per produrre una densità accettabile di idrogeno e questo richiede un complicato sistema di riciclo dell'acqua nella fuel cell. In forma liquida, il boroidruro di sodio fornisce il vantaggio di poter reagire direttamente nella cella a combustione, permettendo la produzione di meno costose, più efficienti e più potenti fuel cell che non abbisognino di catalizzatori al platino. Riciclare il boroidruro di sodio è molto costoso in termini energetici e sarebbero necessarie appositi impianti di riciclaggio. Sistemi più efficienti di riciclaggio del boroidruro di sodio sono ancora in fase sperimentale. I sistemi di riciclaggio del borano di ammonio sono ancora del tutto da sperimentare.