L’idrogeno è un metallo? Cos’è e a cosa serve realmente questo elemento naturale

L’idrogeno è un metallo? Questa domanda è nella mente di molte persone già da tempo e sta diventando sempre più presente in seguito all’attuale crisi energetica che il mondo sta vivendo.

L’idrogeno è un’alternativa pulita al metano, noto anche come gas naturale. È l’elemento chimico più abbondante e si stima che contribuisca al 75% dell’intera massa dell’universo.

Qui sulla Terra, un gran numero di atomi di idrogeno è contenuto nell’acqua, nelle piante, negli animali e, naturalmente, negli esseri umani. Ma mentre è presente in quasi tutte le molecole degli esseri viventi, è molto scarso come gas – meno di una parte per milione in volume.

L’idrogeno può essere prodotto da diverse risorse, come il gas naturale, l’energia nucleare, il biogas e l’energia rinnovabile, come quella solare ed eolica. La sfida consiste nello sfruttare l’idrogeno come gas su larga scala per alimentare, con energia pulita, le nostre case e le nostre aziende.

Scopriamo quindi, insieme, se l’idrogeno è un metallo e a cosa serve questo elemento naturale.

L’idrogeno è un metallo?

Sebbene l’idrogeno sia il gas più leggero che si conosca e sebbene, non combinato, non sia mai stato condensato né allo stato liquido né allo stato solido, alcune sue proprietà hanno portato a ipotizzare che si tratti probabilmente di un metallo.

In combinazione con l’azoto, come ammoniaca, forma un amalgama con il mercurio, come avviene per la maggior parte dei metalli.

Alcuni esperimenti sono stati condotti e le conclusioni sembrano rafforzare l’opinione che l’idrogeno è un metallo.

Ecco di seguito gli esperimenti condotti e le conclusioni a cui si è giunti.

L’apparecchio utilizzato consiste in un tubo di vetro all’interno del quale è fissato un termometro che può essere osservato dall’esterno. Il tubo è riempito di gas, più o meno condensato, e la parte superiore del tubo di vetro è mantenuta alla temperatura dell’acqua bollente, mentre l’aria ambiente è costantemente a 25 °C.

Si riscalda solo la parte superiore del tubo, per evitare il più possibile correnti ascensionali. Dopodiché si confronta lo stato del termometro nei diversi gas con quello in cui si trova nel vuoto.

I risultati ottenuti sono i seguenti: la temperatura di un termometro posto in uno spazio riscaldato in alto varia con i diversi gas contenuti in quello spazio e sale più in alto con l’idrogeno che con qualsiasi altro gas.

L’idrogeno conduce quindi il calore come i metalli e la sua straordinaria conducibilità è evidente non solo quando questo gas è liberamente mobile, ma anche quando è racchiuso in qualsiasi sostanza sufficientemente porosa. Inoltre, l’idrogeno conduce non solo il calore ma anche l’elettricità meglio di tutte le altre sostanze gassose.

Perché l’idrogeno è importante come futura fonte di energia pulita?

Dopo aver visto come si possa assumere che l’idrogeno è un metallo, vediamo perché questa sostanza è importante come futura fonte di energia pulita.

Un combustibile è una sostanza chimica che può essere “bruciata” per fornire energia utile. Bruciare significa normalmente rompere i legami chimici tra gli elementi del combustibile e combinarli chimicamente con l’ossigeno (spesso proveniente dall’aria).

Per molti anni abbiamo utilizzato il gas naturale per riscaldare le nostre case e le nostre aziende e le centrali elettriche per generare elettricità.

Il metano è infatti il principale componente del “gas naturale” proveniente dai giacimenti di petrolio e gas. Abbiamo continuato a usare il gas naturale perché è una risorsa facilmente disponibile, è conveniente ed è un’alternativa più pulita al carbone, il combustibile fossile più sporco su cui storicamente abbiamo fatto affidamento per il riscaldamento e la generazione di elettricità.

Così, dalla combustione di gas naturale si produce energia termica. Ma il prodotto di scarto, insieme all’acqua, è l’anidride carbonica che, rilasciata nell’atmosfera. Con conseguenti importanti emissioni di Co2 che contribuiscono irrimediabilmente al cambiamento climatico.

Quando bruciamo l’idrogeno, l’unico prodotto di scarto è il vapore acqueo.

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Qual è la differenza tra idrogeno blu e idrogeno verde?

Sono le fonti energetiche non rinnovabili il punto di partenza per la produzione di idrogeno blu e lo fanno utilizzando uno dei due metodi principali. La riformazione a vapore del metano è il metodo più comune per la produzione di idrogeno sfuso e rappresenta la maggior parte della produzione mondiale.

Questo metodo utilizza un reformer che fa reagire il vapore ad alta temperatura e pressione con il metano e un catalizzatore al nichel per formare idrogeno e monossido di carbonio.

In alternativa, il reforming autotermico utilizza ossigeno e anidride carbonica o vapore per reagire con il metano e formare idrogeno. Lo svantaggio di questi due metodi è che producono carbonio come sottoprodotto, per cui la cattura e lo stoccaggio del carbonio sono essenziali per intrappolare e immagazzinare questo carbonio.

L’idrogeno verde viene prodotto utilizzando l’elettricità per alimentare un elettrolizzatore che scinde l’idrogeno dalle molecole d’acqua.

Questo processo produce idrogeno puro, senza sottoprodotti nocivi.

Un ulteriore vantaggio è che, poiché questo metodo utilizza l’elettricità, offre anche la possibilità di dirottare l’elettricità in eccesso – che è difficile da immagazzinare (proprio come l’energia eolica in eccesso) – verso l’elettrolisi, utilizzandola per creare idrogeno gassoso che può essere immagazzinato per future esigenze energetiche.

L’idrogeno viene già utilizzato come carburante?

Sì. Esistono già automobili che funzionano con celle a combustibile a idrogeno e, anche se l’Italia è indietro rispetto all’utilizzo del metallo idrogeno come combustibile, in altri Paesi è già realtà.

In Giappone ci sono 96 stazioni pubbliche di rifornimento di idrogeno, che consentono di fare il pieno proprio come con la benzina o il diesel e nello stesso tempo di un’auto a carburante tradizionale. La Germania ha 80 stazioni di idrogeno e gli Stati Uniti sono al terzo posto con 42 stazioni.

L’idrogeno è anche un’interessante opzione di carburante leggero per il trasporto stradale, aereo e marittimo. L’azienda internazionale di consegne DHL dispone già di una flotta di 100 “furgoni a pannelli H2“, in grado di percorrere 500 km senza rifornimento.

Quali sono i potenziali freni all’accelerazione dell’uso del metallo idrogeno come energia pulita?

Affinché l’idrogeno sia una valida alternativa al metano, deve essere prodotto su scala, in modo economico e le attuali infrastrutture devono essere adattate.

La buona notizia è che l’idrogeno può essere trasportato attraverso i gasdotti, minimizzando le interruzioni e riducendo la quantità di costose infrastrutture necessarie per costruire una nuova rete di trasporto dell’idrogeno.

Inoltre, non ci sarebbe bisogno di un cambiamento culturale nella nostra vita domestica, poiché le persone sono già abituate a usare il gas naturale per cucinare e riscaldare, e gli equivalenti dell’idrogeno stanno emergendo.