L'Idrogeno è l’elemento più abbondante presente nell’universo e indispensabile alle forme di vita conosciute. Si calcola che rappresenti il 75% della massa della materia dell’universo, compreso il 70% dei gas che compongono Giove, oltre a essere il combustibile primario per la fusione nucleare che permette al nostro Sole di generare enormi quantità di energia. Sulla Terra è il terzo elemento in ordine di quantità all’interno dell’atmosfera – combinato con l’ossigeno crea l’acqua (o H2O), che è la base necessaria per la vita su questo pianeta, mentre, unito al carbonio, forma una vasta gamma di composti organici, utilizzati nella produzione di numerosi beni necessari alla vita moderna, dai combustibili alle materie plastiche, alle gomme, e così via.
Ufficialmente, l’idrogeno fu scoperto nel 1766 da Henry Cavendish, ma era stato inavvertitamente creato da molti scienziati circa 100 anni prima della sua scoperta ufficiale. Sin da quel momento, il gas idrogeno è stato utilizzato per scopi diversi. Nelle produzioni e lavorazioni industriali, il gas idrogeno è usato nelle celle a combustibile per automobili, nella lavorazione dei combustibili fossili, nella produzione di ammoniaca, come gas di schermatura nella saldatura ad arco, come refrigerante del rotore nei generatori elettrici e persino come combustibile per razzi.
Analisi e ricerca di laboratorio
Un altro, anche se meno noto, utilizzo dell’idrogeno è come gas vettore nella gascromatografia (GC) – un approccio che ha recentemente riacquistato popolarità in sostituzione all’elio che, storicamente, era il gas vettore di riferimento. Da quando la tecnologia relativa ai generatori di gas idrogeno è diventata più ampiamente disponibile, insieme alla progressiva scarsità e al conseguente aumento dei costi dell’elio, la produzione di gas idrogeno è diventata una scelta molto più sostenibile. Inoltre, i generatori possono fornire quantità costanti e sicure di gas H2 per la strumentazione GC e la sua ottimale e più elevata velocità rispetto all’elio permette di eseguire analisi in tempi più rapidi in molte procedure. L’elio, a differenza dell’idrogeno, è una risorsa limitata e deve essere estratto. Questo significa che il suo prezzo è dettato dalle leggi della domanda e dell’offerta, le quali creano incertezza in merito alla sua disponibilità e alla stabilità del suo costo.
Tecnologia e motivazioni
La tecnologia alla base dei generatori di idrogeno si è evoluta nel corso del tempo, in quanto i primi modelli non erano particolarmente sofisticati e spesso richiedevano agli utenti di aggiungere soluzioni caustiche al generatore di idrogeno al fine di produrre il gas idrogeno, il che non era né sicuro, né pratico. Tuttavia, dopo diversi decenni di evoluzione, la tecnologia è cambiata in modo significativo. Al giorno d’oggi, l’idrogeno per laboratori è normalmente prodotto attraverso l’elettrolisi di acqua deionizzata, utilizzando una cella con membrana a scambio protonico (Proton Exchange Membrane - PEM) ed è diminuita di molto l’esigenza, da parte degli utenti, di dover gestire sostanze pericolose al fine di far funzionare il generatore.
Una delle preoccupazioni principali dei laboratori riguarda il rinnovamento delle procedure per l’utilizzo dell’idrogeno per le loro analisi attuali, molte delle quali sono state redatte con il solo elio come gas vettore, e alcune delle quali sono imposte dagli organi di governo come requisito per soddisfare gli standard delle procedure operative. Ciò significa che qualsiasi modifica al gas vettore dovrebbe prima essere omologata, il che può essere un procedimento lungo e costoso. Tuttavia, si tratta di un settore in continua evoluzione poiché, nel corso degli anni, un numero sempre maggiore di procedure sono state aggiornate al fine di includere l’opzione dell’idrogeno come gas vettore, e vi sono molte più informazioni disponibili su come effettuare una modifica alla procedura.
Inoltre, se da un lato il tempo che si perde nella ri-convalida della procedura può causare riluttanza a sostituire l’elio come gas vettore per GC, la Curva di Van Deemter (Figura 1) illustra chiaramente la capacità dell’idrogeno di ridurre notevolmente il tempo di analisi. Pertanto, l’intero iter di omologazione è giustificato dal significativo aumento nell’efficienza del workflow che l’idrogeno, a lungo termine, può fornire.
Figura 1: Curva di Van Deemter
Un’ulteriore fonte di preoccupazione spesso menzionata dai laboratori riguarda la sicurezza nel produrre idrogeno in sede, a causa delle proprietà esplosive del gas idrogeno. Questi timori vengono attenuati dai generatori di idrogeno da laboratorio, in quanto la quantità di gas prodotta è così ridotta che, in caso si verifichi una fuga, passerebbero settimane prima che il rapporto idrogeno-aria possa raggiungere un livello di esplosività all’interno di un laboratorio standard, anche in assenza di ventilazione. Inoltre, i generatori di gas idrogeno Peak sono dotati, in serie, di funzioni di sicurezza avanzate integrate, che comprendono sistemi evoluti di allarme e auto-diagnosi. Ciò significa che, se si verifica una fuga, il generatore interrompe la produzione e comunica all’utente che c’è un problema che richiede soluzione.
L’uso dei generatori di idrogeno in laboratorio sta aumentando a mano a mano che un numero via via crescente di laboratori sta superando le incertezze associate all’elio, passando con un comodo e affidabile generatore di idrogeno presso la propria sede.
