Il Fraunhofer IFAM butta la pasta… all’idrogeno

La sede di Dresda dell’istituto Fraunhofer propone la Powerpaste: una pasta che grazie ad idruro di magnesio in modo pratico stocca l’energia necessaria a veicoli piccoli e grandi evitando i problemi dei serbatoi ad alta pressione

Ricercatori della sede di Dresda del Fraunhofer IFAM, la divisione che si concentra a tecnologie della manifattura e materiali avanzati nel grande istituto tedesco dedicato alla ricerca applicata, hanno sviluppato un nuovo sistema di stoccaggio di idrogeno, interessante considerato la crescente attenzione riservata (anche in Italia) al settore come supporto alla transizione verso un’economia più sostenibile.

Il risultato della ricerca viene definito nella nota ufficiale Powerpaste: una pasta energetica che presenta alte densità di energia e sembra particolarmente indicata per approvvigionare piccoli veicoli come scooter, moto, carrelli elevatori, ma in teoria anche mezzi più grandi.

Secondo il Fraunhofer IFAM, la Powerpaste costituita di idruro di magnesio è un materiale particolarmente adatto a stoccare energia a temperatura ambiente in modo pratico. La pasta si decompone oltre i 250°, pertanto il mantenimento del prodotto non comporta problemi di conservazione neppure nelle zone più torride del pianeta: né in un deposito, né in un veicolo.

La preparazione avviene con un materiale comune come il magnesio, ma non nella sua forma pura a causa dell’elevata stabilità termica dell’idruro e delle sue lente cinetiche; la Powerpaste è prodotta con esteri e sali metallici, a 350° e 5/6 volte la pressione atmosferica idrogeno e magnesio formano idruro di magnesio, che era già noto da tempo come alternativa per lo stoccaggio della molecola, ma finora principalmente trattato come polvere.

La differenza del fattore-forma basato sulla pasta che contiene idrogeno, è che consente di creare un serbatoio anche su veicoli piccoli o piccolissimi (ad esempo droni), dove un serbatoio sotto pressione sarebbe poco pratico e costoso in rapporto al contenuto.

Nel caso dello stoccaggio con Powerpaste il guidatore di un ciclomotore potrebbe cambiare una cartuccia contenente il materiale così come si cambia la batteria in una e-bike e aggiungere in un serbatoio a parte acqua, che verrà miscelata nella quantità necessaria in base alla potenza richiesta. La reazione di acqua e pasta produrrà idrogeno in forma di gas che sarà quindi convertita in energia dalla pila a combustibile.

Marcus Vogt e gli altri scienziati del Fraunhofer IFAM impegnati nel progetto sottolineano che poiché metà dell’idrogeno viene dalla pasta e l’altra metà dall’acqua che concorre alla reazione “la densità di energia dello stoccaggio della Powerpaste è enorme: molto più alta di quella di un serbatoio di idrogeno a 700 bar di pressione. Paragonata ad una batteria di trazione ha perfino dieci volte la densità di energia stoccata”.

Confronto tra densità di energia gravimetrica in grigio e volumetrica in rosso, incluse perdite in conversione, di vari vettori energetici rispetto alla Powerpaste sviluppata a Dresda. Per la batteria agli ioni di litio i valori sembrano riferirsi all’intero pacco batterie piuttosto che alla singola cella, come sarebbe forse stato più appropriato in questo caso (credito grafico e fonte dati: Fraunhofer IFAM Dresden)

Pertanto secondo i calcoli dei ricercatori dell’istituto di Dresda, un automobilista in grado di utilizzare questo tipo di stoccaggio di idrogeno potrebbe avere la stessa autonomia di marcia, se non superiore, di chi impiega carburante per autotrazione convenzionale.

Il concetto di rifornimento impiegabile con la Powerpaste del cambio rapido è molto simile come richiesta di tempo e di abitudini a quello della mobilità convenzionale, e il rapido successo del battery swap in Cina da parte di case auto come NIO o BAIC conferma che la clientela continua a gradire pause di rifornimento di cinque minuti nella normale routine.

Un altro aspetto del potenziale utilizzo della Powerpaste riguarda la futura infrastruttura: il fatto che sia fluida e possa essere pompata la può far prendere in considerazione per vere e proprie stazioni di rifornimento, nel caso di veicoli più grandi, in alternativa al movimento dell’idrogeno in forma gassosa via gasdotti. Anche il trasporto di pasta in cisterne potendo fare a meno di alta pressione avrebbe un margine sulla tipica autocisterna di carburante fossile, con in più un rilevante margine in termini di sicurezza.

L’istituto ora passerà ad un impianto pilota per verificare la percorribilità su larga scala, costruendo entro fine anno una struttura presso il centro Fraunhofer per lo stoccaggio di energia ZESS.

Credito foto di apertura: Fraunhofer IFAM Dresden