Le fonti energetiche efficaci alternative ai combustibili fossili sono diventate il principale ambito di ricerca per lo sviluppo energetico sostenibile. La riduzione delle riserve di combustibili fossili e la minaccia del riscaldamento globale impongono che le nuove fonti energetiche sviluppate soddisfino contemporaneamente i requisiti di rinnovabilità e di compatibilità ambientale. Sotto questo profilo l’idrogeno (H₂) è una delle fonti energetiche rinnovabili e pulite più promettenti. Benché l’H₂ abbia un elevato calore di combustione, se ne prevede l’impiego futuro come vettore energetico per l’alimentazione delle celle a combustibile, più che come combustibile per la produzione di calore mediante combustione. L’applicabilità dell’idrogeno alle celle a combustibile accresce l’interesse per nuove fonti e nuovi metodi di produzione dell’idrogeno.
Attualmente l’idrogeno è prodotto mediante tecnologie di trattamento dei combustibili che convertono diversi idrocarburi in una corrente ricca di idrogeno. Le principali tecniche convenzionali impiegate per produrre idrogeno da combustibili idrocarburici (steam reforming, ossidazione parziale e reforming autotermico) presentano problemi quali l’avvelenamento del catalizzatore, i requisiti di ingombro e di peso, la compattezza, il comportamento dinamico (risposta lenta) e i limiti nella produzione di idrogeno da idrocarburi pesanti.
Nel plasma le reazioni complessive di reforming sono di fatto le stesse del reforming convenzionale, ma l’energia e i radicali liberi impiegati nella reazione di reforming sono forniti dal plasma stesso. Il plasma elimina la necessità di un catalizzatore nei sistemi. Svolge esso stesso un ruolo catalitico, poiché specie altamente reattive quali elettroni, ioni e radicali possono aumentare in misura significativa la velocità di reazione. I sistemi al plasma sono applicabili a diversi idrocarburi, fra cui gas naturale, benzina, oli pesanti e biocarburanti, oltre che alle biomasse. Il biogas è considerato una nuova fonte di idrogeno ecologica e rinnovabile. Rappresenta un’alternativa al metano (CH₄), che finora è stato una fonte di idrogeno diffusa. Il biogas è un gas che si forma durante la degradazione della sostanza organica in assenza di ossigeno. Può essere prodotto da materie prime quali scarti verdi, rifiuti domestici, rifiuti agricoli, rifiuti urbani, liquami ecc. Il biogas è un vettore di idrogeno analogo al gas naturale fossile. L’elevata densità di energia del plasma, inoltre, rende il sistema compatto e consente tempi di risposta rapidi grazie al funzionamento elettrico dell’impianto. In generale i plasmi non termici, per le loro proprietà di non equilibrio, richiedono basse potenze e sono in grado di indurre reazioni fisiche e chimiche nei gas a temperature relativamente basse.