► Sistemi basati sul carbonio

Le nanostrutture di carbonio scoperte nel 1991 stanno dimostrando ottime capacità di adsorbimento dell’idrogeno.
Le molecole gassose dell’idrogeno, in determinate condizioni di temperatura e pressione, vengono adsorbite nei pori microscopici presenti sulla superficie dei grani di carbonio. L’idrogeno rimane intrappolato nelle cavità del materiale e viene rilasciato solo quando viene aumentata la temperatura.
Le nanostrutture di carbonio si possono dividere in nanofibre di graffite ed in nanotubi di carbonio.
Le nanofibre di graffite (GNF) sono delle strutture fibrose formate da lamine di graffite allineate in una direzione prestabilita. Esse si possono dividere a seconda dell’angolo esistente tra l’asse del filamento ed il piano degli strati di graffite.
I nanotubi di carbonio si dividono in nanotubi a parete singola (SWNT) e a parete multipla (MWNT).
I nanotubi a parete singola sono dei tubi di carbonio formati da uno strato di graffite arrotolato su se stesso a formare un cilindro, chiuso alle due estremità da due calotte emisferiche.
I nanotubi a parete multipla sono chiamati cosi perché sono costituiti da più nanotubi a parete singola concentrici.
Le principali proprietà delle nanostrutture sono: elevata resistenza meccanica; estrema sensibilità ai campi elettrici; buona conduttività.

TECNOLOGIE DI TRASPORTO

► Trasporto dell’idrogeno compresso

L’idrogeno come gas compresso può essere trasportato con mezzi stradali, ferroviari o gasdotti.
Le autocisterne, di solito, sono costituite da diversi cilindri in pressione realizzati in acciai speciali.
Questo sistema, come quello ferroviario, è idoneo per il trasporto di modeste quantità di idrogeno (50÷500 Kg).
L’idrogeno compresso può essere trasportato anche in gasdotti simili a quelli utilizzati per il gas naturale. Tuttavia, a parità di diametro dei tubi e di condizioni operative, la quantità di idrogeno trasportabile è inferiore a quella del gas naturale a causa della sua minore densità. Inoltre, essendo la densità energetica in volume dell’idrogeno tre volte inferiore a quella del metano, occorre pompare tre volte tanto per ottenere lo stesso contenuto energetico.

► Trasporto dell’idrogeno liquido

L’idrogeno liquido può essere trasportato con mezzi stradali, navali e ferroviari, oppure in specifici oleodotti. Nei primi tre casi vengono generalmente utilizzati serbatoi criogenici a doppia parete con vuoto d’aria per assicurare il massimo isolamento termico. Il trasporto in forma liquida è molto più efficiente di quello in forma gas compresso, specialmente nel caso di notevoli quantità.
Il paese più attivo per quanto riguarda il trasporto navale è il Canada. Proprio per questo paese è stata progettata una nave per il trasporto transoceanico dell’idrogeno.

Il trasporto dell’idrogeno liquido in oleodotti appositamente costruiti è conveniente solo nel caso si debbano coprire piccole distanze (Max 40 Km). Le tubazioni utilizzate, infatti, devono essere isolate per tutta la loro lunghezza allo scopo di mantenere le temperature criogeniche richieste.

SICUREZZA NELL’USO DELL’IDROGENO

Abitualmente, l’uso dell’idrogeno è spesso associato ad eventi catastrofici: l’esplosione del Challenger Space Shuttle avvenuta nel 1986 pochi minuti dopo il lancio, l’incendio del dirigibile Hindeburg nel 1937, oppure peggio ancora, i terribili effetti della bomba H sperimentata nel dopoguerra come arma di distruzione di massa. Di contro, si pensa all’idrogeno come un gas ecologicamente pulito che pertanto non presenta alcun problema di sicurezza.
L’idrogeno non è né più né meno pericoloso di altri combustibili come la benzina o il gas naturale ma le sue proprietà sono uniche e pertanto deve essere opportunamente maneggiato e controllato.
Si può dire, che i pericoli associati con l’uso dell’idrogeno possono essere di tipo:
◊Fisiologico (pur non essendo tossico, può provocare difficoltà respiratorie ed asfissia, in   forma gassosa; bruciature e congelamento in forma liquida)
◊Fisico (guasto nei componenti ed infragilimento)
◊Chimico (incendio)
Comunque, il rischio principale è la formazione di miscele infiammabili o detonanti che danno luogo ad incendi ed esplosioni. A pressione atmosferica e temperatura ambiente, l’energia minima di innesco, affinché l’idrogeno si infiammi, è di circa un ordine di grandezza inferiore a quella di altri combustibili. La detonazione dell’idrogeno può avvenire solo nel caso in cui esso si accumuli in un ambiente chiuso e non si inneschi prima la combustione. In questo caso, il suo contenuto esplosivo sarà tre volte inferiore a quello di una uguale quantità di metano.
L’idrogeno, inoltre, è un gas inodore e, pertanto, eventuali fughe non possono essere rilevate dall’uomo se non tramite l’aggiunta di odoranti. In più, alla luce del giorno la fiamma dell’idrogeno è invisibile ed il suo calore non viene percepito facilmente dato che è circa 10 volte inferiore a quello di altri combustibili, a causa dell’assenza di particelle di fuliggine.