L'economia dell'idrogeno in miniatura in un chip
L'idrogeno è un componente promettente per un'economia a energia pulita. Poiché si trova principalmente legato ad altri atomi in composti, il gas di idrogeno deve essere prodotto per essere usato. L'elettrolisi dell'acqua è il modo più sostenibile per farlo. Per sviluppare un sistema di produzione, stoccaggio e uso e per renderlo compatto e utile per l'approvvigionamento autonomo di dispositivi wireless, alcuni scienziati finanziati dall'UE hanno dato vita al progetto HYGENMEMS ("Chip integrated hydrogen generation-storage-power micro system"). Anche se il campo dell'idrogeno e delle pile a combustibile ha fatto enormi progressi è ancora un settore nel quale è necessario fare molta ricerca. Gli scienziati stanno lavorando per incrementare l'efficienza e ridurre i costi e persino per capire meglio i meccanismi per mezzo dei quali alcuni materiali fanno il proprio lavoro. HYGENMEMS ha dovuto trovare i materiali giusti e le tecnologie di lavorazione adatte per sviluppare un concetto completamente nuovo di applicazione. I catalizzatori sono un componente critico del processo di conversione dell'idrogeno. Devono essere altamente attivi ed efficienti dal punto di vista dei costi e allo stesso tempo, in questo caso, compatibili con tecnologie di microsistema. Il team ha dimostrato che l'efficienza catalitica superiore e una grande area superficiale attiva si potrebbero ottenere con la co-vaporizzazione ottimizzata del magnetron del platino iridio. I ricercatori hanno scelto la pellicola di palladio per lo stoccaggio dell'idrogeno. Il palladio è conosciuto per le sue straordinarie capacità di assorbire l'idrogeno. A condizioni ambientali, è in grado di assorbire fino a 900 volte il suo volume in idrogeno formando in modo reversibile la lega di palladio ibrido a struttura reticolare. HYGENMEMS ha fabbricato strati altamente riproducibili di palladio con proprietà adatte mantenute per tutta la gamma di spessori testati da 100 nanometri fino ai micrometri. Dopo aver fabbricato con successo la membrana elettrolitica polimerica necessaria sia per l'elettrolisi che per il funzionamento opposto come pila a combustibile per produrre elettricità a partire dall'idrogeno, il team ha integrato tutti i componenti. Sono state necessarie cinque diverse maschere di litografia per produrre il microsistema di conversione di energia a idrogeno su un singolo wafer di silicio microcristallino. Il prototipo a pila singola funzionante ha dimostrato il raggiungimento degli obiettivi tecnici e la promessa di un sistema di micro-energia a idrogeno reversibile per dispositivi wireless. La ricerca e l'ottimizzazione delle cataste di pile dovrebbe aprire il mercato a numerose applicazioni dipendenti da specifici esigenze energetiche.
