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Dimostrato un modo per catturare efficacemente la CO2 utilizzando un nuovo sistema elettrochimico alimentato a idrogeno
Gli ingegneri dell’Università del Delaware, negli Stati Uniti, hanno dimostrato un modo per catturare efficacemente il 99% dell’anidride carbonica dall’aria utilizzando un nuovo sistema elettrochimico alimentato dall’idrogeno. La scoperta, del tutto fortuita, è avvenuta mentre i ricercatori stavano cercando di migliorare un sistema di conversione dell’energia basato sulle celle a combustibile. Lo studio è stato pubblicato su Nature Energy.
Il team di ricercatori, guidato dal professor Yushan Yan, stava lavorando da tempo per migliorare le celle a combustibile HEM (a membrana a scambio di idrossido), un’alternativa economica ed ecologica alle tradizionali celle a combustibile a base acida usate oggi. Le celle a combustibile HEM, purtroppo, hanno un difetto che le ha tenute fuori dal mercato: sono estremamente sensibili all’anidride carbonica nell’aria. In sostanza, l’anidride carbonica rende difficile la respirazione di questo tipo di cella e riduce rapidamente le prestazioni e l’efficienza fino al 20%, rendendola non migliore di un motore a benzina.
Gli ingegneri erano alla ricerca di una soluzione alternativa a questo problema da oltre 15 anni, ma alcuni anni fa si sono resi conto che questo svantaggio poteva diventare una soluzione per la rimozione dell’anidride carbonica. Da qui l’idea di creare uno strumento ad hoc. Il gruppo di Yan, quindi, ha trovato un modo per incorporare la fonte di alimentazione per la tecnologia elettrochimica all’interno della membrana di separazione. L’approccio prevedeva il cortocircuito interno del dispositivo.
«È rischioso, ma siamo riusciti a controllare questa cella a combustibile in cortocircuito con l’idrogeno. E utilizzando questa membrana interna in cortocircuito elettrico, siamo stati in grado di eliminare i componenti ingombranti, come piastre bipolari, collettori di corrente o qualsiasi cavo elettrico che si trova tipicamente in una pila di celle a combustibile», ha dichiarato Lin Shi, un dottorando del team di Yan e autore principale dell’articolo.
A questo punto, il gruppo di ricerca aveva un dispositivo elettrochimico che sembrava una normale membrana di filtrazione realizzata per separare i gas, ma con la capacità di raccogliere continuamente piccole quantità di anidride carbonica dall’aria. I risultati hanno mostrato che una cella elettrochimica che misura 2 pollici per 2 pollici potrebbe rimuovere continuamente circa il 99% dell’anidride carbonica presente nell’aria che scorre ad una velocità di circa due litri al minuto. Un primo prototipo di dispositivo a spirale realizzato, del peso di circa 340 grammi, è ad esempio in grado di filtrare 10 litri di aria al minuto catturando il 98% dell’anidride carbonica.
Secondo gli scienziati, la tecnologia potrebbe essere ridimensionata per un’applicazione automobilistica e consentire anche la realizzazione di dispositivi di rimozione della CO2 più leggeri ed efficienti in veicoli spaziali o sottomarini, dove la filtrazione continua è fondamentale. Inoltre, poiché il sistema elettrochimico è alimentato dall’idrogeno, man mano che tale mercato si svilupperà, il dispositivo potrebbe essere utilizzato anche in aerei ed edifici in cui il ricircolo dell’aria potrà funzionare come misura di risparmio energetico.