La luce solare può trasformare l’acqua di mare in idrogeno
La reazione elettrochimica indotta dalla luce solare che decompone l’acqua nelle sue molecole costituenti, ossia idrogeno e ossigeno, è nota da decenni. Tuttavia, ci è voluto tutto questo tempo perché la produzione fotoelettrochimica (PEC) di idrogeno diventasse tecnicamente fattibile. Nell’ambito del progetto SOLAROGENIX (Visible-light active metal oxide nano-catalysts for sustainable solar hydrogen production), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno superato l’ostacolo che impediva la conversione diretta dell’energia solare in energia chimica. Essi hanno sviluppato fotocatalizzatori nanostrutturati e materiali ibridi per aumentare la produzione PEC di idrogeno. In generale i semiconduttori nanostrutturati con ossidi di metallo sono promettenti. Tendenzialmente essi o assorbono bene o suddividono bene l’acqua salina in ossigeno e idrogeno, ma non fanno entrambe le cose. Il team di SOLAROGENIX si è di conseguenza concentrato su catalizzatori nanostrutturati ossidanti l’acqua come ossido di titanio, ossido di ferro(III) e ossido di tungsteno. Gli effetti precisi sull’efficienza della PEC del drogaggio e della strutturazione su differenti scale di lunghezza sono stati studiati approfonditamente sia sperimentalmente che con simulazioni atomistiche. È stato creato un catalogo dei catalizzatori ossidanti l’acqua, e una dettagliata caratterizzazione ha portato alla selezione di quelli più promettenti. Nella fase successiva del progetto, i ricercatori hanno ottimizzato i processi di produzione su larga scala per i materiali selezionati, con l’obbiettivo finale di implementare questi materiali in un dimostratore delle dimensioni del modulo. Questo ha consentito non solo di valutare le prestazioni ma anche di calcolare l’efficacia in termini di costi, portando a un piano di sviluppo industriale. Il lavoro di SOLAROGENIX ha aperto la strada a una produzione solare dell’idrogeno a partire dall’acqua di mare che è sostenibile, efficiente in termini di costi e rispettosa dell’ambiente. Un passo importante è stato compiuto verso la fabbricazione su scala industriale di celle solari che dissociano l’acqua e verso la possibilità di soddisfare la domanda energetica globale.
Parole chiave
Acqua di mare, produzione idrogeno, fotoelettrochimico, SOLAROGENIX, catalizzatori ossidanti acqua
