Elettrolisi solare: nuove prospettive per produrre idrogeno verde

Idrogeno
Redazione
25 Gennaio 2023
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Un grande passo avanti per l’elettrolisi solare diretta. Grazie ad un team di ricerca statunitense, migliora di 10 volte la sua efficienza lavorativa, aprendo nuove prospettive nella produzione di idrogeno verde.

Come noto la produzione di idrogeno verde, cioè completamente privo di emissioni climalteranti, è necessario che l’energia elettrica utilizzata per la scissione delle molecole d’acqua sia fornita da fonti rinnovabili. Ed è per questo fondamentale continuare lo studio di sistemi di generazione diretta capaci di imitare alcuni passaggi chiave della fotosintesi naturale.

Progressi significativi in questo ambito li ha realizzati un team dell’Università del Michigan, guidato dal professor Zetian Mi. Hanno messo a punto un nuovo tipo di pannello solare, capace di operare una scissione fotocatalitica dell’acqua con un’efficienza più alta rispetto agli standard attuali.

Un approccio davvero interessante che è basato sugli effetti sinergici di due elementi. La concentrazione della luce solare e l’impiego di un semiconduttore fotocatalizzatore e autoriparante basato su nitruro di indio e gallio. Proprio 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. Oltretutto poi le sue prestazioni migliorano con l’utilizzo, evitando il processo di degrado a cui sono sottoposti i fotocatalizzatori tradizionali nell’elettrolisi solare diretta.

Inoltre il nuovo semiconduttore continua a lavorare con efficienza anche a temperature molto elevate. Un 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.

L’utilizzo di un sistema di concentrazione solare ha permesso anche di risparmiare materiale. A riguardo Peng Zhou, ricercatore e primo autore dello studio ha affermato: “Abbiamo ridotto le dimensioni del semiconduttore di oltre 100 volte rispetto ad altri semiconduttori che funzionano solo a bassa intensità luminosa. L’idrogeno prodotto dalla nostra tecnologia potrebbe essere molto economico”.

Testato sul campo il nuovo sistema di elettrolisi solare ha raggiunto un’efficienza del 6,1% nel trasformare sole e acqua in idrogeno verde. Arrivando nelle condizioni più stabili di laboratorio a raggiungere un 9,2%. Le prossime sfide per il gruppo di ricerca sono quelle di migliorare ulteriormente l’efficienza. E puntare ad ottenere idrogeno ad altissima purezza da immettere direttamente nelle celle a combustibile.