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Fotosintesi artificiale per produrre combustibile a idrogeno

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L’EPFL, Politecnico svizzero della scienza e della tecnologia, sta lavorando a un dispositivo alimentato interamente ad energia solare, capace di estrarre acqua dall’aria e fornire combustibile a idrogeno.

Lo studio

Gli ingegneri dell’EPFL in collaborazione con Toyota Motor Europe stanno lavorando a un dispositivo che dovrebbe convertire l’acqua estratta dall’aria in energia. Il team di ricercatori, in pratica, sta cercando di creare un dispositivo alimentato interamente dall’energia solare, in grado di trasformare l’acqua raccolta in combustibile a idrogeno. Gli scienziati hanno sviluppato un sistema ingegnoso ma semplice, che combina la tecnologia basata sui semiconduttori con nuovi elettrodi, le cui caratteristiche sono fondamentali. La porosità, ad esempio, serve a massimizzare il contatto con l’acqua nell’aria, mentre per l’esposizione alla luce solare del rivestimento semiconduttore è necessaria la trasparenza. Sono proprio questi elettrodi di diffusione del gas, trasparenti, porosi e conduttivi, che consentono alla nuova tecnologia di trasformare l’acqua, presente allo stato gassoso nell’aria, in combustibile a idrogeno.

Una fotosintesi artificiale

L’esperimento degli ingegneri simula il meccanismo delle piante che utilizza l’energia del sole. Gli elettrodi trasparenti di diffusione del gas, rivestiti con un materiale semiconduttore che raccoglie la luce, agiscono come una foglia artificiale, raccogliendo acqua dall’aria e dalla luce solare per produrre idrogeno gassoso. L’energia della luce solare è immagazzinata sotto forma di legami a idrogeno. Proprio come nel processo di fotosintesi clorofilliana che avviene nelle piante grazie alla luce solare, il sole consente la conversione.  L’acqua viene trasformata in idrogeno mediante un dispositivo chiamato cella fotoelettrochimica (PEC) realizzata in fibra di vetro. Si tratta di un dispositivo che utilizza la luce per stimolare un materiale fotosensibile, come un semiconduttore, immerso in una soluzione liquida, per provocare una reazione chimica. 

Un passo in avanti

Il professor Kevin Sivula, del Laboratorio per l’ingegneria molecolare dei nanomateriali optoelettronici dell’EPFL e ricercatore principale dello studio, vorrebbe dimostrare che la tecnologia PEC, a differenza delle celle elettrochimiche utilizzate in precedenza, possa essere utilizzata per sfruttare l’umidità dall’aria, un bel passo in avanti per la scienza.

Al momento i ricercatori stanno cercando di ottimizzare il sistema, analizzando la dimensione ideale della fibra, quella dei pori, e chiedendosi quali siano i semiconduttori migliori.