Energia da sole e acqua di mare: è la fotocatalisi 3.0

Un nuovo studio mostra come sia possibile produrre con alta efficienza il perossido di idrogeno impiegando solo una cella solare e dell’acqua marina

(Rinnovabili.it) – Una produzione di elettricità che sia realmente economica e sostenibile? Quella che impiega semplicemente acqua marina ed energia solare. A sperimentarla sono i ricercatori dell’Università di Osaka, alle prese con un nuovo metodo fotocatalitico per la produzione di perossido di idrogeno liquido (H₂O₂). Al pari dell’idrogeno anche il perossido di idrogeno immagazzina energia chimica che può essere sfruttata attraverso le celle a combustibile per la produzione di elettricità. Il vantaggio di questo composto sull’idrogeno gassoso consiste nel fatto che la forma liquida è molto più facile da stoccare ad alte densità, senza bisogno di procedimenti di compressione o raffreddamento. Ottenere questo vettore tuttavia non è facile: i processi richiedono impianti grandi ed economicamente dispendiosi.

L’approccio scelto da Shunichi Fukuzumi, a capo del team di ricercatori, cerca di invertire l’attuale e poco conveniente prassi industriale affidandosi a due elementi abbondanti e gratuiti: acqua salata e raggi solari. Si tratta del primo metodo fotocatalitico per la sintesi di perossido di idrogeno in grado di vantare un’efficienza abbastanza elevata da poter reimpiegare il carburante solare in una fuel cell. Nel nuovo studio, pubblicato sull’ultimo numero di Nature Communications, i ricercatori hanno sviluppato una nuova cella fotoelettrochimica, che non è altro che una cella solare ma in grado di produrre H₂O₂.

Quando la luce solare illumina il fotocatalizzatore, questo assorbe fotoni e sfrutta l’energia per ossidare l’acqua marina e ridurre l’ossigeno. Il risultato finale è il perossido di idrogeno. Dopo aver illuminato la cella per 24 ore, la concentrazione di H₂O₂ in acqua marina ha raggiunto circa i 48 mM, dato notevolmente superiore a valori fino ad oggi raggiunti con l’acqua pura (2 mM).

Nel complesso, il sistema ha un’efficienza totale (energia solare-elettricità) dello 0,28% (la produzione fotocatalitica di H₂O₂ da acqua di mare ha un rendimento dello 0,55%, e la cella a combustibile ha un’efficienza del 50%.), ma i ricercatori sono convinti di poter aumentare velocemente questo valore utilizzando materiali più performanti per la cella. “In futuro – ha commentato Fukuzumi – prevediamo di lavorare sullo sviluppo di un metodo per  la produzione su larga scala e low-cost di H₂O₂ da acqua di mare”.