Produrre idrogeno solare con un’efficienza del 20,8%
(Rinnovabili.it) – Produrre idrogeno solare in maniera diretta rappresenta ancora una grande sfida in termini di costi e prestazioni. Ma è una sfida che affascina e sui cui la ricerca di settore non intende retrocedere. A differenza del tradizionale approccio elettrolitico, che richiede una corrente esterna, la via diretta è guidata dalla luce solare; e la cella elettrochimica, in cui avviene la reazione di scissione dell’acqua richiede necessariamente componenti in più, a partire dal fotoassorbitore.
Si parla più precisamente di cella fotoelettrochimica integrata, un dispositivo capace di catturare i raggi luminosi, convertirli in elettricità e usare quest’ultima per alimentare la reazione chimica di scissione dell’H2O. Nonostante diversi anni di progressi e studi, la tecnologia dietro all’idrogeno solare appare ancora ostacolata da basse efficienze di conversione e dall’alto costo dei semiconduttori.
Una nuova cella fotoelettrochimica con barriera
Nel dettaglio, l’ingegnere chimico e biomolecolare Aditya Mohite e i suoi colleghi hanno convertito una cella solare altamente efficiente in perovskite, in un fotoreattore in grado di dividere l’acqua in ossigeno e idrogeno. Tuttavia, le perovskiti sono estremamente instabili in acqua e i tradizionali rivestimenti ne impediscono un buon funzionamento. Ecco perché il team ha progettato una barriera anticorrosiva che isola il semiconduttore dall’acqua senza ostacolare il trasferimento di elettroni.
“Abbiamo capito di aver bisogno di due strati per la barriera, uno per bloccare l’acqua e uno per creare un buon contatto elettrico tra gli strati di perovskite e quello protettivo”, ha spiegato il ricercatore Austin Fehr, uno degli autori principali dello studio Fehr. In questo modo è stato possibile raggiungere un’efficienza di conversione sole-H2 del 20,8%.
“I nostri risultati rappresentano la massima efficienza per le celle fotoelettrochimiche senza concentrazione solare e la migliore in assoluto per quanti utilizzano semiconduttori di perovskite agli alogenuri”, ha aggiunto Fehr. È la prima volta in un campo storicamente dominato da semiconduttori proibitivi e potrebbe rappresentare il primo vero percorso verso la fattibilità commerciale per questo tipo di dispositivo“. La nuova tecnologia rappresenta un significativo passo avanti non solo per la produzione diretta di idrogeno solare, ma anche come piattaforma per un’ampia gamma di reazioni chimiche che utilizzano il sole per guidare la sintesi di combustibili. la ricerca è stata pubblicata su Nature Communications (testo in inglese).