Produzione di idrogeno low cost con le celle solari “sommerse”

Attraverso l’uso di un film polimerico che protegge le celle fotovoltaiche, i ricercatori dell’Università di Rice producono idrogeno solare direttamente dentro l’acqua

Si ispira alle foglie artificiali il nuovo sistema per la produzione di idrogeno low cost della Rice

(Rinnovabili.it) – I ricercatori della Rice University hanno creato un dispositivo efficiente e a basso costo per la produzione di idrogeno solare. E per farlo si sono rivolti all’ultima promessa del settore fotovoltaico: le perovskiti, ossidi artificiali la cui struttura cristallina imita quella del minerale naturale. Nel dettaglio, il sistema è composto da due elettrodi catalitici con altrettante celle solari in perovskite collegate in serie. La novità, in questo caso, è l’aver integrato fotovoltaico ed elettrodi in un unico dispositivo compatto che può essere immerso in acqua.

I ricercatori hanno messo insieme uno strato di perovskiti con elettrodi catalitici a base di fosfuro di cobalto (CoP), in un singolo modulo. Una volta in acqua e illuminato, il modulo produce elettricità grazie alle celle e la corrente fluisce verso gli elettrodi. Qui avviene l’elettrolisi delle molecole d’acqua producendo idrogeno e ossigeno. Nel complesso, la reazione completa – dalla luce solare all’idrogeno – vanta un’efficienza del 6,7%.

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Il modulo, dunque, è un produttore autosufficiente di carburante che, a detta dei ricercatori, ha il pregio di essere di facile produzione. “Il concetto è sostanzialmente simile a una foglia artificiale, ha dichiarato Jun Lou, ricercatore del team. “Quello che abbiamo è un modulo integrato che trasforma la luce solare in elettricità che a sua volta innesca una reazione elettrochimica. In questo modo, utilizza acqua e luce solare per ottenere combustibili chimici.

produzione di idrogeno solare
Credits: Rice University

Le celle solari in perovskite hanno raggiunto un’efficienza superiore al 25%, ma i materiali sono costosi e tendono a essere “stressati” da umidità e calore. Per questa ragione, i ricercatori hanno sostituito le componenti più costose, come il platino, con materiali alternativi, come il carbonio.

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Tuttavia, secondo i ricercatori la componente chiave non è la perovskite, ma il polimero che lo incapsula (un sottile film di Surlyn), proteggendo il modulo e permettendo di essere immerso per lunghi periodi. Il film modellato consente alla luce di raggiungere la cella solare mentre la protegge e funge da isolante tra le celle e gli elettrodi catalitici.

“Con una progettazione intelligente del sistema, puoi potenzialmente creare un circuito autosufficiente”, ha sottolineato Lou. “Anche quando non c’è la luce del sole, puoi utilizzare l’energia immagazzinata sotto forma di combustibile chimico. Puoi mettere l’idrogeno e i prodotti dell’ossigeno in serbatoi separati e incorporare un altro modulo per trasformare quei combustibili in elettricità. La ricerca è stata pubblicata su ACS Nano (testo in inglese).

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