Un innovativo sistema trasforma la luce solare in combustibile Alcuni scienziati finanziati dall’UE hanno sviluppato con successo una cella solare in tandem in grado di convertire oltre il 9 % dell’energia solare in idrogeno. Ciò potrebbe rivelare una vera svolta, in quanto affronta una delle più grandi sfide energetiche: l’accumulo di energia su una rete. Energia © Tetiana Dudarik, Shutterstock L’energia solare abbonda in natura, eppure uno dei principali ostacoli per sfruttare il pieno potenziale di questa fonte di energia riguarda l’intermittenza. Affinché le energie rinnovabili possano prendere piede su scala più ampia, sono necessari metodi efficienti ed economici per immagazzinare l’energia solare. Uno dei metodi più sostenibili per l’immagazzinamento di energia è quello di convertire direttamente l’acqua in idrogeno utilizzando la luce solare. L’idrogeno può essere utilizzato direttamente come combustibile o ulteriormente trasformato in idrocarburi liquidi. La scissione dell’acqua fotoelettrochimica (PEC), un processo in cui l’energia solare è utilizzata per scindere le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno, è una tecnologia promettente per le applicazioni di generazione dell’idrogeno. Nell’ambito del progetto PECDEMO (Photoelectrochemical demonstrator device for solar hydrogen generation), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno sviluppato con successo un sistema PEC per la produzione di idrogeno, a partire dall’energia solare. Tale dispositivo solare per la scissione dell’acqua, a efficienza elevata e scalabile, sfrutta materiali disponibili in abbondanza, mentre l’integrazione tra assorbimento relativo alla luce e funzionalità dell’elettrolisi riduce i costi di bilancio del sistema. Un’analisi tecnico-economica mostra che in determinate condizioni questo approccio può competere con i sistemi fotovoltaici-elettrolitici accoppiati. Il dispositivo solare tandem ibrido di nuova concezione per la scissione dell’acqua utilizza un fotoelettrodo stabile a base di ossidi metallici come assorbitore superiore, e una cella solare ad alta efficienza come assorbitore di fondo. La stabilità e la durata dei fotoelettrodi hanno subito un miglioramento mediante processi come la funzionalizzazione con efficienti elettrocatalizzatori, l’applicazione di strati di trasporto selettivi e rivestimenti protettivi, e grazie alla selezione di adeguate soluzioni elettrolitiche e condizioni operative. Nonostante il sistema innovativo del progetto, la tecnologia PEC solare per scissione dell’acqua è ancora lontana dal diventare una soluzione validoa a livello commerciale, soprattutto a causa delle modeste efficienze di conversione raggiungibili su grande scala. Inoltre, soddisfare tutti e tre i requisiti (efficienza, stabilità e scalabilità) all’interno di un unico sistema rimane una sfida. In ogni caso, il progetto PECDEMO ha spinto i limiti per le applicazioni reali e ha eseguito un lavoro pionieristico, contribuendo a rivelare e superare i meccanismi di limitazione, e aprendo la strada per future soluzioni PEC e celle solari. Parole chiave Energia solare, idrogeno, fotoelettrochimico, scissione dell’acqua, PECDEMO
