Elettrolisi solare: un nuovo pannello promette un’efficienza 10 volte maggiore

Attualmente per produrre idrogeno dal metano, si utilizza una grande quantità di combustibile fossile. Eppure la natura ci dimostra come sia possibile, attraverso la fotosintesi, raccogliere atomi di idrogeno dall’acqua usando la luce solare.

L’Università del Michigan ha sviluppato un nuovo tipo di pannello solare che ha raggiunto un’efficienza del 9% nella conversione dell’acqua in idrogeno e ossigeno, imitando un passaggio cruciale nella fotosintesi naturale. Lo studio, pubblicato su Nature, rappresenta un importante salto tecnologico, molto più efficiente rispetto agli esperimenti di scissione solare dell’acqua provati sino ad ora.

“Alla fine, crediamo che i dispositivi di fotosintesi artificiale saranno molto più efficienti della fotosintesi naturale” ha dichiarato Zetian Mi, professore di ingegneria elettrica e informatica dell’Università del Michigan, a capo del gruppo che ha guidato lo studio. “Un progresso che fornirà supporto nel percorso verso la neutralità carbonica” ha concluso.

Un nuovo pannello con un’efficienza 10 volte maggiore

Il nuovo pannello solare è più resistente alle alte temperature e supporta una concentrazione solare di 160 soli. Un nuovo tipo di pannello, 10 volte più efficiente dei precedenti dispositivi, capace di raggiungere un’efficienza del 9% nel processo di conversione dell’acqua in idrogeno e ossigeno al chiuso e del 6,1% all’aperto.

L’eccezionale risultato, dichiarano gli scienziati, deriva da due progressi. Il primo è la capacità di concentrare la luce solare senza distruggere il semiconduttore che la cattura. “Abbiamo ridotto le dimensioni del semiconduttore di oltre 100 volte rispetto ad alcuni semiconduttori che funzionano solo a bassa intensità luminosa” ha affermato Peng Zhou, ricercatore della Michigan University in ingegneria elettrica e informatica e autore principale dello studio. “L’idrogeno prodotto dalla nostra tecnologia potrebbe essere molto economico” conclude.

Il secondo fattore che ha contribuito al successo dell’esperimento è la capacità di usare la parte energetica più alta dello spettro solare per dividere l’acqua. Il nuovo catalizzatore, con la sua capacità di reggere l’intensità luminosa e prosperare alle temperature più elevate, contribuisce al successo dell’esperimento. Temperature che accelerano il processo di scissione dell’acqua e mantengono separate idrogeno e ossigeno.

Una lente grande come una finestra di casa

Per l’esperimento all’aperto, Zhou ha installato una lente delle dimensioni di una finestra di casa, capace di focalizzare la luce solare su un pannello di pochi centimetri di diametro. All’interno di quel pannello è presente il catalizzatore semiconduttore, costituito da nanostrutture di nitruro di indio e gallio. Un semplice strato isolante sul pannello mantiene la temperatura a 75° Celsius, abbastanza calda da favorire la reazione e allo stesso tempo abbastanza fredda da consentire al catalizzatore di funzionare perfettamente.

Le prossime sfide che il team intende affrontare sono migliorare l’efficienza e ottenere idrogeno ad altissima purezza che può essere immesso direttamente nelle celle a combustibile.

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