Un team di ricercatori ha dimostrato che il tiocianato di rame può facilitare il trasporto delle lacune nei fotoelettrodi in Cu2O e consentire un'efficienza da solare a idrogeno del 4,55% nei dispositivi tandem
I passi avanti della fotoelettrolisi con elettrodi in ossido di rame
(Rinnovabili.it) – Riuscire ad accoppiare lo sfruttamento dell’energia solare con la produzione di idrogeno in un unico dispositivo è considerata dagli esperti del settore il Santo Graal dell’elettrochimica. La tecnologia esiste ed è stata da tempo comprovata, tuttavia i migliori componenti delle celle fotoelettrochimiche richiedono materiali costosi o rari. Allo stato dell’arte uno dei migliori elementi per la fotoelettrolisi dell’acqua (ossia la scissione delle molecole H2O in idrogeno e ossigeno alimentata dal sole) è rappresentato dal fotocatodo in Cu2O. Questo elettrodo impiega l’oro come contatto posteriore, elemento che può portare a una considerevole ricombinazione delle lacune elettroniche, uno dei due portati di carica assieme agli elettroni. Un altro svantaggio, oltre all’alto costo, è rappresentato dal fatto che il contatto metallico non consente il passaggio della luce solare non assorbita.
A risolvere il problema è oggi un gruppo di lavoro del Politecnico di Losanna (EPFL). Il team ha mostrato per la prima volta come il tiocianato di rame (CuSCN) possa essere usato come strato di trasporto trasparente delle lacune nei fotocatodo di Cu2O, migliorando le prestazioni complessive.
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La ricerca è stata condotta dai professori Anders Hagfeldt, Michael Grätzel e Kevin Sivula presso l’Istituto di scienze chimiche e ingegneria dell’EPFL. Il team ha analizzato e valutato quale fosse la struttura più funzionale per il tiocinato di rame e quindi lo ha integrato in una cella tandem fotoelettrochimica-fotovoltaica. I vantaggi ottici del CuSCN sono stati misurati a livello di efficienza della fotoelettrolisi, dimostrando una resa da solare a idrogeno del 4,55 per cento per 12 ore consecutive.
La percentuale è attualmente il valore più alto mai raggiunto per questa tecnologia. I progressi messi a punto dall’EPFL rappresentano un promettente trampolino di lancio nel settore dei carburanti solari. “Sebbene in questo lavoro vengano raggiunti i valori massimi con il materiale ossido, riteniamo di poter fare ancora meglio”, afferma Pan Lingfeng, primo autore del documento. “Almeno tre aspetti non sono ancora ottimali, ma esiste la possibilità di migliorarli. Il valore dell’efficienza si avvicina sempre di più a quello che in precedenza era considerato la soglia della commercializzazione”.
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