Alcuni scienziati hanno sviluppato un nuovo dispositivo simile a una foglia che raccoglie acqua dall’aria e produce gas idrogeno.
Un gruppo di ricercatori sostenuto dal progetto Sun-To-X, finanziato dall’UE, ha realizzato una foglia artificiale in grado di raccogliere l’acqua e trasformarla in combustibile a base di idrogeno. Secondo un articolo pubblicato sul sito web «chemeurope.com», questa «tecnologia basata su semiconduttori è scalabile e facile da preparare». La ricerca è illustrata nella rivista «Advanced Materials».
«Al fine di approdare a una società sostenibile, servono metodi per stoccare l’energia rinnovabile sotto forma di sostanze chimiche da utilizzare come combustibili e materie prime nell’industria», osserva nell’articolo su «chemeurope.com» l’autore senior dello studio, il prof. Kevin Sivula del Politecnico federale svizzero di Losanna (EPFL), in Svizzera, partner del progetto. «L’energia solare costituisce la forma più abbondante di energia rinnovabile; pertanto, ci adoperiamo per mettere a punto modalità economicamente competitive per produrre combustibili solari.»
Tale invenzione avvicina ancora di più i ricercatori al loro obiettivo di lunga data di realizzare un dispositivo ad alimentazione interamente solare, capace di catturare l’acqua dall’aria e produrre combustibile a base di idrogeno. Insieme al suo gruppo, il Prof. Sivula ha creato un sistema che combina la tecnologia basata su semiconduttori con elettrodi inediti. Allontanandosi dagli strati di elettrodi tradizionali, opachi alla luce solare, il substrato di elettrodi è composto da una rete tridimensionale di fibre di vetro in feltro. Gli elettrodi di diffusione del gas sono quindi porosi, così da ottimizzarne il contatto con l’acqua nell’aria. Inoltre, sono trasparenti, migliorando l’esposizione del rivestimento semiconduttore alla luce solare. Ciò significa che quando il dispositivo è esposto alla luce solare, preleva acqua dall’aria e produce gas idrogeno.Durante la loro ricerca, gli ingegneri chimici dell’EPFL, in collaborazione con l’azienda coordinatrice del progetto Sun-To-X, Toyota Motor Europe, con sede in Belgio, sono rimasti colpiti dalla capacità delle piante di convertire la luce del sole in energia chimica, avvalendosi della CO2 presa dall’aria. Pertanto, hanno rivestito gli elettrodi con un materiale semiconduttore per la raccolta della luce affinché potessero assorbire l’acqua dall’aria e la luce solare per produrre gas idrogeno, proprio come una foglia artificiale. In base a quanto riferito nell’articolo, l’energia della luce solare è stoccata sotto forma di legami di idrogeno.
Alcuni scienziati hanno dimostrato in passato che è possibile impiegare la tecnologia fotoelettrochimica per la generazione di combustibile all’idrogeno a partire dall’acqua allo stato liquido e dalla luce solare. Tuttavia, è difficile produrre dispositivi fotoelettrochimici per aree di grandi dimensioni che utilizzano un liquido. Gli elettrodi innovativi sono il risultato dell’adeguamento della tecnologia fotoelettrochimica affinché raccolga invece l’umidità dall’aria.
«Lo sviluppo del nostro dispositivo prototipo è stato impegnativo poiché non è mai stata dimostrata in precedenza l’efficacia di elettrodi di diffusione del gas trasparenti. Infatti, abbiamo dovuto elaborare nuove procedure per ogni fase», riferisce la dott.ssa Marina Caretti, ingegnera presso l’EPFL. «Tuttavia, dato che ogni fase è relativamente semplice e scalabile, ritengo che il nostro approccio aprirà nuovi orizzonti per un ampio ventaglio di applicazioni, a partire dai substrati di diffusione del gas per la produzione di idrogeno ad alimentazione solare.»
Il gruppo del progetto Sun-To-X (Solar Energy for Carbon-Free Liquid Fuel) si sta ora concentrando sull’ottimizzazione del sistema per fare progredire ulteriormente la sintesi efficiente dal punto di vista energetico di combustibili liquidi alternativi da impiegare per il trasporto e lo stoccaggio dell’energia. Si prevede che questi risultati concorreranno alla creazione di un futuro sostenibile e alla mitigazione dei cambiamenti climatici.
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