Produrre combustibili da CO2 e sole con il grafene “multistrato”

Un team di ricercatori dell’Università di Linköping è riuscito a creare un fotoelettrodo in grafene capace di sfruttare efficientemente la luce per la produzione selettiva di metanolo e acido formico

combustibili da CO2
Credits: Thor Balkhed – Università di Linköping

Trovato un modo per controllare le proprietà del fotoanodo in grafene ai fini della sintesi di combustibili da CO2 

(Rinnovabili.it) – Produrre combustibili da CO2 ed acqua usando solo la forza della luce. Questo il target su cui sta lavorando da alcuni anni un gruppo di ricercatori presso l’Università di Linköping, in Svezia. Il team, guidato dal chimico Jianwu Sun, sta concentrando i suoi sforzi su un dispositivo di fotoelettrolisi capace di produrre in maniera selettiva metano, monossido di carbonio e acido formico.

Per raggiungere il loro obiettivo, gli scienziati hanno deciso di scommettere sul grafene, cristallo bidimensionale particolarmente amato dal mondo dell’elettronica e dell’hi-tech. Costituito da un singolo strato di atomi di carbonio, il grafene è il composto più sottile, resistente e leggero al mondo. Inoltre è un ottimo conduttore trasparente, che combina in modo eccezionale funzionalità elettriche e ottiche. 

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Tuttavia, se usato da solo, risulta inutile ai fini della fotoelettrolisi e della conversione solare. Ecco perché i ricercatori lo hanno combinato con carburo di silicio cubico, un semiconduttore in cui, al contrario, l’effetto fotovoltaico è possibile. 

Il “mix” di materiali ha permesso al team di creare un nuovo fotoanodo, ossia un elettrodo in grado di sviluppare corrente in seguito all’assorbimento della luce. Il carburo di silicio ha il compito di catturare i raggi solari e creare portatori di carica, mentre il grafene migliora la separazione delle cariche e protegge l’elettrodo dalla corrosione.

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Uno degli elementi più importanti del lavoro svolto è costituito dalla qualità dell’interfaccia in cui si incontrano grafene e carburo di silicio. I ricercatori sono riusciti a personalizzare gli strati di grafene e a controllare così le proprietà del fotoelettrodo. In questo modo, la produzione di combustibili da CO2 diventa più efficiente, mentre si garantisce stabilità all’anodo. Inoltre, il fotoelettrodo sviluppato dai ricercatori può essere combinato con catodi di vari metalli, come rame, zinco o bismuto, e ottenere di conseguenza prodotti diversi, come metano, monossido di carbonio e acido formico

“Questa tecnica potrebbe contribuire allo sviluppo di fonti di energia rinnovabile e ridurre l’impatto sul clima dovuto all’uso di combustibili fossili”, afferma Jianwu Sun. “Abbiamo dimostrato che possiamo usare l’energia solare per controllare la conversione dell’anidride carbonica in metano, monossido di carbonio o acido formico. Il metano può essere impiegato come carburante nei veicoli. Il monossido di carbonio e l’acido formico possono essere ulteriormente trattati in modo da poter essere utilizzati nell’industria.

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