La cella solare che genera idrogeno ed energia

La cella HPEV creata dal Berkeley Lab è in grado di assorbire i raggi del sole per generare energia elettrica e idrogeno al tempo stesso.

Il progressivo e necessario abbandono dei combustibili fossili e delle altre fonti di energia a impatto elevato sull’ambiente passa per forza di cose dalla ricerca scientifica e dalla sperimentazione di nuove tecniche per produrre ciò che serve ad alimentare, ad esempio, mezzi di trasporto, apparecchiature domestiche e impianti industriali. Il risultato dello studio condotto dal Berkeley Lab conduce verso la direzione auspicata: la decarbonizzazione passerà nel breve periodo per una differenziazione delle fonti di approvvigionamento, ma in futuro saranno le nuove tecnologie ad avere ruolo protagonista. A partire dall’idrogeno, uno degli attori potenziali su cui si concentrano le maggiori attenzioni.

La cella HPEV

Il risultato è una cella chiamata HPEV, acronimo che per esteso si legge Hybrid Photoelectrochemical and Voltaic. Assorbendo i raggi solari, non solo restituisce in uscita un quantitativo di corrente elettrica, ma anche idrogeno, materiale che può essere impiegato tra le altre cose per le vetture basate su propulsione fuel cell, ottenuto mediante un processo che simula in modo artificiale la fotosintesi dividendo l’acqua in ossigeno e, appunto, idrogeno. Stando agli autori dello studio, il metodo in questione arriva a ottenere un’efficienza pari al 20,2%, superando di gran lunga le alternative già sperimentate che si fermavano al di sotto del 7%.

Il funzionamento della cella solare

Energia e idrogeno dal sole

Le tecniche fino ad oggi utilizzate per dividere l’acqua in ossigeno e idrogeno attraverso l’assorbimento dei raggi solari si sono rivelate poco efficaci ed efficienti, principalmente per problematiche legate al design dei materiali, per via della difficoltà nel raggiungere il giusto mix di proprietà ottiche, elettroniche e chimiche. È in un contesto di questo tipo che si fa spazio l’iniziativa del Berkeley Lab, portata avanti in collaborazione con il Joint Center for Artificial Photosynthesis. Il risultato dello studio è stato pubblicato nei giorni scorsi sulle pagine della rivista Nature Materials.

Le celle di questo tipo più tradizionali sono composte da una serie di livelli in grado ognuno di assorbire diverse lunghezze d’onda della luce, generando in output un voltaggio impiegato poi per dividere l’acqua in O e H. Ciò che ha fatto il team di ricercatori è stato aggiungere un secondo contatto elettrico sulla superficie posteriore, quella solitamente dedicata alla raccolta dell’energia prodotta, così da dividerla in due parti, una da destinare al processo di fotosintesi artificiale e l’altra che può essere convogliata all’interno delle batterie di storage oppure immessa in rete.

Questo, va precisato, al momento esclusivamente a livello sperimentale. Ad oggi il sistema ha dimostrato la propria efficacia solo in laboratorio e ancora devono essere individuate le modalità di applicazione nel mondo reale. Le potenzialità sono invece chiare a tutti, ma questa è una lunga storia nella rincorsa all’idrogeno: nuovi passi avanti sono quanto necessario per sbloccare una volta per tutte una promessa che è rimasta tale già per troppo tempo senza mai trovare sbocchi verso una fruizione e diffusione su larga scala.

Fonte: Berkeley Lab

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