La fotoelettrolisi dell'acqua diventa più ecologica grazie alle nanoparticelle catalitiche create dai ricercatori dell'Università di Uppsala.
Produrre idrogeno sostenibile usando acqua e Pdots
(Rinnovabili.it) – Non sempre produrre idrogeno verde significa produrlo in maniera completamente sostenibile. La differenza in alcuni casi può esser davvero molto piccola ma comunque presente. Basti pensare alla fotoelettrolisi dell’acqua, ossia l’elettrolisi alimentata direttamente dall’energia luminosa. Il processo avviene grazie a speciali celle elettrochimiche e richiede dei componenti ad hoc per sostenere la reazione. Parliamo dei fotocatalizzatori, materiali realizzati spesso con metalli tossici. Per rendere il procedimento più ecocompatibile e assicurare un produzione di idrogeno sostenibile, un gruppo di ricerca dell’Università di Uppsala, sta lavorando allo sviluppo di fotocatalizzatori organici di dimensioni nanometriche. Questi “punti polimerici” sono progettati per essere sia ecologici che economici.
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Dal momento che le dimensioni dei punti polimerici (Pdots) sono estremamente ridotte, sono distribuiti uniformemente nell’acqua. Rispetto ai fotocatalizzatori tradizionali, questo fornisce una superficie di reazione più ampia, il che significa che un quantitativo di luce maggiore può essere sfruttata per la produzione del gas. Il gruppo, guidato dal professore Haining Tian, ha sviluppato un Pdot contenente tre componenti: due polimeri (PFBT e PFODTBT) e un piccolo accettore molecolare. Nei test, la particella ha mostrato ottime prestazioni catalitiche e stabilità.
“La combinazione di più componenti che assorbono la luce a diverse lunghezze d’onda è il modo più semplice per creare un sistema in cui tutte le superfici visibili catturino la luce. Ma far funzionare bene questi componenti insieme in un sistema fotocatalitico è difficile”, ha sottolineato Tian.
Per indagare il modo in cui i vari componenti lavorano insieme, il professore e i suoi colleghi hanno utilizzato sofisticate tecniche spettroscopiche, esponendo il loro Pdot alla luce per un certo periodo di tempo. Sono stati così in grado di seguire la creazione e la scomparsa degli intermedi fotochimici sotto la luce. “È emozionante vedere che sia il trasferimento di energia ultraveloce che il trasferimento di elettroni avvengono in una particella e che questo aiuta il sistema a fare uso della luce e separare la carica per il processo catalitico”, afferma l’autore principale dello studio, Aijie Liu.
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Il team ha anche ottimizzato il sistema di punti polimerici per la produzione di idrogeno sostenibile, in modo che catalizzi la conversione dell’energia solare in idrogeno con un tasso di efficienza del 7% a 600 nanometri (nm). Questo risultato rappresenta un grande passo avanti dallo 0,3% a 600 nm ottenuto co i Pdots a singolo componente. Lo studio è stato pubblicato sul Journal of the American Chemical Society (testo in inglese).
