La reazione fotocalitica per la produzione di idrogeno dall’acqua è quatto volte più efficiente se si utilizzano piccolissime stelle d’oro.

Alla Rutgers University-New Brunswick, negli Stati Uniti, non possono che essere contenti di questa scoperta che amplia di gran lunga i modi con cui si è sfruttata finora la luce solare e la conoscenza dei materiali avanzati per combattere e contrastare il cambiamento climatico, sempre più problematico.

Energia pulita da acqua e sole

Lo studio, pubblicato di recente sulla rivista scientifica internazionale Chem, è stato portato avanti da un team di ricercatori guidato dall’italiana Laura Fabris, docente presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria della Facoltà di Ingegneria, che ha guidato il lavoro, e Fuat Celik, professore presso il dipartimento di Ingegneria chimica e biochimica della stessa università statunitense.

Le nanoparticelle d’oro a forma di stella, delle dimensioni di pochi milionesimi di millimetro, rivestite con il biossido di titanio (materiale semiconduttore), sono in grado di ricavare idrogeno dall’acqua con un’efficienza quattro volte superiore agli altri metodi utilizzati finora.

Nella pratica tradizionale si fa ricorso alla luce ultravioletta, invece nel nuovo procedimento si sfrutta l’energia della luce visibile e infrarossa (a bassa energia) per smuovere gli elettroni nelle nanoparticelle d’oro e quindi velocizzare la reazione di produzione d’idrogeno dall’acqua.

“Gli elettroni eccitati nel metallo possono essere trasferiti in modo più efficiente al semiconduttore che catalizza la reazione perché si scatena una reazione che produce idrogeno dall’acqua con un’efficienza straordinaria: questo permette di accumulare energia solare sotto forma di idrogeno, che può essere usato come combustibile quando manca il sole”, spiega Laura Fabris.

Le minuscole stelle d’oro assorbono velocemente la luce, trasferendo alcuni degli elettroni generati dai fotoni al biossido di titanio, producendo idrogeno dall’elettrolisi dell’acqua con un’efficienza superiore di quattro volte rispetto al procedimento standard.

“È un primo step, ma avendo capito il materiale e il suo funzionamento si possono ideare materiali innovativi per applicazioni in numerosi campi, che vanno dai semiconduttori all’industria solare, dall’industria chimica alla conversione dell’anidride carbonica”, aggiunge Fabris.

Non dimentichiamo che l’idrogeno è un approvvigionamento energetico rispettoso dell’ambiente e che fa risparmiare risorse. Finora è per lo più ottenuto dal gas naturale o dall’acqua, che viene scissa nei suoi componenti per elettrolisi. Questa nuova scoperta aumenta le potenzialità applicative dell’idrogeno ricavato dall’acqua.

Foto: Ashley Pennington/Rutgers University-New Brunswick
Oro per uno stoccaggio efficiente dell’energia solare
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