Per una conversione diretta dell’energia solare in combustibili

Grazie ai risultati degli studi sulla realizzazione di una foglia artificiale è stato progettato un dispositivo che, accoppiando moduli fotovoltaici basati sui silicio cristallino a particolari catalizzatori, permette di convertire direttamente l’energia solare in idrogeno gassoso con un’efficienza del dieci per cento, sufficiente a rendere la tecnologia economicamente sostenibile.

a conversione diretta dell’energia solare in combustibili può essere ottenuta mediante l’accoppiamento di un dispositivo fotovoltaico e di catalizzatori a basso costo che, scindendo l’acqua nei suoi costituenti, permettono di sfruttare l’idrogeno così liberato in dispositivi a celle a combustibile per la produzione di elettricità, oppure di convertirlo in combustibili liquidi dopo averlo combinato con CO o CO2.

Sono vari decenni che si cerca un modo per realizzare la scissione fotoelettrochimica diretta dell’acqua usando un unico materiale assorbitore, ma nonostante i progressi ottenuti non era ancora stata superata la soglia di efficienza del sette per cento, principalmente perché i materiali che compiono bene la prima parte della reazione, quella fotoelettrica, si comportano male nella seconda, quella elettrochimica. Inoltre i materiali individuati subiscono un rapido degrado della efficienza fotoelettrica a causa del mutamento delle condizioni della loro superficie dovuto all’attività catalitica.

L‘opzione alternativa, quella di accoppiare un modulo fotovoltaico a un sistema catalizzatore elettrochimico, era stata studiata anni fa, ma si era scontrata con gli elevati costi sia dei moduli fotovoltaici sia dei classici catalizzatori elettrochimici, che sono a base di metalli costosi, come il platino. Negli ultimi sette anni, però, il costo dei moduli fotovoltaici ha subito una diminuzione dell’86 per cento.

Ora, sfruttando i risultati ottenuti da Daniel G. Nocera, coautore anche di questo lavoro, nei suoi studi sulla realizzazione di una foglia artificiale, i ricercatori sono riusciti a mettere a punto un composto di nichel, molibdeno e zinco – tutti elementi diffusi ed economici – che può svolgere efficacemente la finzione catalitica in un dispositivo accoppiato fotovoltaico-elettrochimico esente da problemi di decadimento nell’efficienza di conversione.