Progressi per la foglia artificiale che trasforma la luce in idrogeno

Un team di scienziati dei materiali ha realizzato una struttura ibrida che produce carburanti solari con un’efficienza del 12%, la più alta mai raggiunta

Progressi per la foglia artificiale che trasforma la luce in idrogeno

 

(Rinnovabili.it) – Raggiunte nuove efficienze per la fotosintesi “da laboratorio”, tecnologia a cui oggi è affidata la produzione di carburanti solari. Un team di scienziati dei materiali dell’Istituto tedesco HZB è riuscito per la prima volta a produrre una foglia artificiale che converte il 12 per cento dell’energia solare incidente in idrogeno. Questo dispositivo consiste, in linea di principio, in una cella solare che si combina con ulteriori strati funzionali. Questi a loro volta agiscono come elettrodi e sono rivestiti con catalizzatori. Se il complesso sistema di materiali è immerso in acqua e illuminato dal sole, può scomporre molecole d’acqua, rilasciando ossigeno e idrogeno.

 

Se spiegare la teoria è relativamente semplice, ottenere risultati soddisfacenti dal punto di vista pratico risulta molto più complicato. Il problema principale è far sì che i raggi solari raggiungano la superficie fotovoltaica, nonostante gli strati in più. Senza contare che i materiali semiconduttori con cui sono realizzate le celle non sono in grado di resistere alle acidità che si crea. Per questo motivo, la foglia artificiale necessita di uno strato protettivo stabile che deve essere contemporaneamente trasparente e conduttivo. E’ su questo aspetto che Anahita Azarpira e colleghi hanno lavorato.

 

Nel lavoro, pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Energy Materials, è descritto il processo di produzione “semplificato” di uno strato protettivo organico spesso solo tre- quattro nanometri e contenete i catalizzatori necessari alla reazione di fotolisi. La speciale aggiunta ha permesso alla foglia artificiale di raggiungere un’efficienza di conversione della luce solare in idrogeno pari al 12%. Il valore più alto mai raggiunto fino ad ora. Durante i test i ricercatori hanno potuto notare che nell’arco delle 24 ore di misurazioni la cella non ha subito alcun degrado, mantenendo constante la resa. Per le due modalità di funzionamento fotoelettrochimico, quella fotovoltaica e quella fotoelettrocatalitica sono state ottenute foto correnti con una densità, rispettivamente, di 20 e 15 mA per cm-2 densità, con un’uscita inalterata per tutta la durata di un giorno.

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