Idruri di boro per lo stoccaggio dell’idrogeno
Sono necessari sistemi di stoccaggio dell’idrogeno avanzati per aiutare a integrare le fonti di energia rinnovabili nella rete di fornitura dell’energia. Questi sistemi di stoccaggio devono essere di grandezza limitata, ma devono anche avere un peso ridotto per le applicazioni portatili, mentre è necessaria un’elevata efficienza energetica per mantenere i costi operativi al minimo. Il progetto BOR4STORE (Fast, reliable and cost effective boron hydride based high capacity solid state hydrogen storage materials), finanziato dall’UE, affronta queste sfide analizzando una nuova generazione di materiali per lo stoccaggio, a base di idruro di boro. L’obiettivo era quello di fornire celle a combustibile ad ossidi solidi e temperatura elevata. Tutti i materiali hanno subito una caratterizzazione di base delle proprietà di idrogenazione e della microstruttura. Il team di ricerca ha quindi valutato i materiali selezionati in maggiore dettaglio in base a criteri come capacità, calore di reazione e proprietà cicliche. In aggiunta, sono stati studiati gli schemi di reazione attraverso avanzate tecniche a infrarossi, sincrotroni o radiazione magnetica nucleare. Sono state quindi tratte delle conclusioni sul modo in cui influenzare le fasi di reazione, il che limita le relative velocità di reazione. I risultati del progetto indicano che quasi tutti i materiali con mono idruro di boro sono difficili da re-idrogenare dalla fase gassosa, e mostrano una forte diminuzione della capacità di stoccaggio dell’idrogeno durante i primi cicli di ricarica. Ciò è in parte dovuto alla tendenza di rilasciare diborano (B2H6) invece di idrogeno puro, con la decomposizione di ibridi di boro al di sotto dei 200 °C. I materiali a base di idruro di boro maggiormente promettenti sono stati i composti di idruri reattivi, cioè LiBH4-MgH, alcuni composti soggetti a fusione eutettica come per esempio l’LiBH4-Ca(BH4)2 e l’Mg(BH4)2. Il progetto BOR4STORE ha creato una banca dati sperimentale e teorica per la vasta gamma di materiali a base di idruro di boro, la quale è stata studiata nel corso del progetto. Questo database comprende microstrutture, cambiamenti di fase e schemi di reazione, nonché percorsi di sintesi e lavorazione dei materiali. Le informazioni ottenute saranno estremamente utili per i progetti futuri, non solo per lo stoccaggio dell’idrogeno, ma anche per l’uso di composti a base di idruro di boro come conduttori ionici a stato solido e materiali per elettrodi.
Parole chiave
Idruri di boro, stoccaggio di idrogeno, celle a combustibile, BOR4STORE, schemi di reazione
