Energia rinnovabile: un nuovo studio

L'idrogeno gassoso è una delle fonti potenziali di energia rinnovabile. Un nuovo studio ci spiega come

Una delle fonti potenziali di energia rinnovabile è l‘idrogeno gassoso prodotto dall’acqua con l’aiuto della luce solare. I ricercatori dell’Università di Linköping hanno sviluppato un materiale, il carburo di silicio cubico nanoporous, che mostra proprietà promettenti per catturare l’energia solare e dividere l’acqua per la produzione di idrogeno gassoso.

Sono necessari nuovi sistemi energetici sostenibili per affrontare le sfide energetiche e ambientali globali, come l’aumento delle emissioni di anidride carbonica e il cambiamento climatico”, afferma Jianwu Sun, docente senior presso il Dipartimento di Fisica, Chimica e Biologia dell’Università di Linköping, che ha guidato il nuovo studio che è stato pubblicato sulla rivista ACS Nano.

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L’idrogeno ha una densità energetica tre volte superiore a quella della benzina. Può essere utilizzato per generare elettricità utilizzando una cella a combustibile e le automobili alimentate a idrogeno sono già disponibili in commercio. Quando l’idrogeno gassoso viene utilizzato per produrre energia, l’unico prodotto formato è l’acqua pura. Al contrario, tuttavia, l’anidride carbonica viene creata quando viene prodotto l’idrogeno, poiché la tecnologia più comunemente utilizzata oggi dipende dai combustibili fossili per il processo. Pertanto, 9-12 tonnellate di anidride carbonica vengono emesse quando viene prodotta 1 tonnellata di idrogeno gassoso.

Produrre idrogeno gassoso dividendo le molecole d’acqua con l’aiuto dell’energia solare è un approccio sostenibile che potrebbe fornire idrogeno gassoso utilizzando fonti rinnovabili senza portare a emissioni di anidride carbonica. Un grande vantaggio di questo metodo è la possibilità di convertire l’energia solare in combustibile che può essere immagazzinato.

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Le celle solari convenzionali producono energia durante il giorno e l’energia deve essere utilizzata immediatamente o immagazzinata, ad esempio, nelle batterie. L’idrogeno è una fonte di energia promettente che può essere immagazzinata e trasportata allo stesso modo dei combustibili tradizionali come benzina e diesel”, afferma Jianwu Sun.

Tuttavia, non è un compito facile dividere l’acqua usando l’energia alla luce del sole per dare idrogeno gassoso. Affinché ciò abbia successo, è necessario trovare materiali economici che abbiano le giuste proprietà per la reazione in cui l’acqua (H2O) è diviso in idrogeno (H2) e ossigeno (O2) attraverso la fotolisi. L’energia alla luce solare che può essere utilizzata per dividere l’acqua è per lo più sotto forma di radiazione ultravioletta e luce visibile. Pertanto, è necessario un materiale in grado di assorbire in modo efficiente tali radiazioni per creare cariche che possono essere separate e avere abbastanza energia per dividere le molecole d’acqua in idrogeno e gas ossigeno.

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La maggior parte dei materiali che sono stati studiati fino ad ora sono inefficienti nel modo in cui utilizzano l’energia della luce solare visibile (biossido di titanio, TiO2, ad esempio, assorbe solo la luce solare ultravioletta), o non ha le proprietà necessarie per dividere l’acqua in idrogeno gassoso (ad esempio, silicio, Si).

Il gruppo di ricerca di Jianwu Sun ha studiato il carburo di silicio cubico, 3C-SiC. Gli scienziati hanno prodotto una forma di carburo di silicio cubico che ha molti pori estremamente piccoli. Il materiale, che chiamano nanoporous 3C-SiC, ha proprietà promettenti che suggeriscono che possa essere usato per produrre idrogeno gassoso dall’acqua usando la luce solare. Il presente studio è stato pubblicato sulla rivista ACS Nano, e in esso i ricercatori mostrano che questo nuovo materiale poroso può intrappolare e raccogliere efficacemente l’ultravioletto e la maggior parte della luce solare visibile. Inoltre, la struttura porosa favorisce la separazione delle cariche che hanno l’energia richiesta, mentre i pori piccoli conferiscono una superficie attiva più ampia. Ciò migliora il trasferimento della carica e aumenta il numero di siti di reazione, aumentando così ulteriormente l’efficienza di scissione dell’acqua.

“Il risultato principale che abbiamo dimostrato è che il carburo di silicio cubico nanoporous ha una maggiore efficienza di separazione della carica, il che rende la scissione dell’acqua in idrogeno molto migliore rispetto all’uso del carburo di silicio planare”, afferma Jianwu Sun.

Francesca Angelica Ereddia
Francesca Angelica Ereddia
Classe 1990, Laureata in Giurisprudenza, siciliana, una passione per la scrittura, la musica e l'arte. Per aspera ad astra, dicevano. Io, nel frattempo, continuo a guardare le stelle.