Imitando la fotosintesi naturale
(Rinnovabili.it) – L’elettrolisi solare diretta ingrana la marcia e, grazie al lavoro di un gruppo di ingegneri negli USA, migliora di 10 volte la sua efficienza lavorativa. Regalando nuove promesse alla generazione di idrogeno verde.
Per produrre H2 verde, ossia completamente privo di emissioni climalteranti, è necessario uno solo requisito: l’elettricità usata per dividere le molecole d’acqua deve essere fornita da fonti rinnovabili. Ma la strada tra impianti eolici o fotovoltaici ed elettrolizzatori potrebbe essere a volte troppo “complessa” e non necessariamente sostenibile. Ecco perché c’è chi continua a studiare sistemi di generazione diretta che imitino alcuni passaggi chiave della fotosintesi naturale.
Gli ultimi progressi in questo campo arrivano da un team dell’Università del Michigan, guidato dal professor Zetian Mi. Il gruppo ha realizzato un nuovo tipo di pannello solare in grado di operare una scissione fotocatalitica dell’acqua con un’efficienza più alta rispetto allo standard attuale.
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Un nuovo catalizzatore per l’elettrolisi solare diretta
Il successo di questa strategia deriva dagli effetti sinergici di due elementi: la concentrazione della luce solare e l’impiego di un semiconduttore fotocatalizzatore e autoriparante a base di nitruro di indio e gallio. Quest’ultimo elemento è capace di resistere ad una luce di 160 soli sfruttando nel contempo la parte energetica più alta dello spettro per dividere l’acqua. Non solo. Le sue prestazioni migliorano con l’uso evitando il processo di degrado a cui sono destinati i fotocatalizzatori tradizionali nell’elettrolisi solare diretta.
Inoltre il nuovo semiconduttore continua a lavorare con efficienza anche a temperature elevate, fattore in grado di accelerare il processo di scissione dell’acqua, facilitando nel contempo la separazione tra idrogeno ed ossigeno. Ecco perché il team ha aggiunto uno strato isolante in cima al pannello per mantenere la temperatura a 75 gradi Celsius.
Idrogeno verde economico
Impiegare un sistema di concentrazione ha permesso anche di risparmiare materiale. “Abbiamo ridotto le dimensioni del semiconduttore di oltre 100 volte rispetto ad alcuni semiconduttori che funzionano solo a bassa intensità luminosa”, ha affermato Peng Zhou, ricercatore e primo autore dello studio. “L’idrogeno prodotto dalla nostra tecnologia potrebbe essere molto economico”.
Testato all’aperto il nuovo sistema di elettrolisi solare ha raggiunto un’efficienza del 6,1% nel trasformare sole e acqua in idrogeno verde. Nelle condizioni più stabili di laboratorio la resa ha toccato invece un 9,2%. Le prossime sfide? Migliorare ulteriormente l’efficienza e puntare ad ottenere idrogeno ad altissima purezza da immettere direttamente nelle celle a combustibile. La ricerca è stata pubblicata su Nature (testo in inglese).
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