Foglie artificiali producono più idrogeno green sotto pressione

Roma – Le cosiddette “foglie artificiali” possono produrre più idrogeno (H2) ecocompatibile sotto pressione. E’ quanto emerge da uno studio pubblicato su Nature Communications da un gruppo di ricercatori a guida dell’Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB). L’idrogeno può essere prodotto tramite la scissione elettrolitica dell’acqua. Un’opzione in questo caso è l’uso di fotoelettrodi che convertono la luce solare in tensione per l’elettrolisi nelle cosiddette celle fotoelettrochimiche (celle PEC). Un team di ricerca presso l’HZB ha ora dimostrato che l’efficienza delle celle PEC può essere notevolmente aumentata sotto pressione. Alcuni le chiamano “foglie artificiali”: invece del naturale complesso del fotosistema che le foglie verdi in natura usano per scindere l’acqua con la luce solare, le celle fotoelettrochimiche utilizzano fotoelettrodi artificiali e inorganici per generare la tensione necessaria per la scissione elettrolitica dell’acqua dalla luce solare. I dispositivi più performanti raggiungono già impressionanti efficienze di conversione energetica fino al 19 percento. A tali efficienze elevate, le perdite dovute alla formazione di bolle iniziano a svolgere un ruolo importante. Questo perché le bolle diffondono la luce, impedendo un’illuminazione ottimale dell’elettrodo. Inoltre, le bolle possono impedire all’elettrolita di entrare in contatto con la superficie dell’elettrodo e quindi causare la disattivazione elettrochimica. Per ridurre al minimo queste perdite, aiuterebbe ridurre le dimensioni delle bolle facendo funzionare il dispositivo a una pressione più elevata. Tuttavia, tutti i dispositivi PEC segnalati finora hanno funzionato a pressione atmosferica (1 bar). Un team dell’Institute for Solar Fuels presso HZB ha ora studiato la scissione dell’acqua a pressione elevata. Hanno utilizzato gas per pressurizzare le celle di flusso PEC tra 1 e 10 bar e hanno registrato diversi parametri durante l’elettrolisi. Hanno anche sviluppato un modello multifisico del processo PEC e lo hanno confrontato con dati sperimentali a pressione normale e elevata. L’analisi mostra che aumentando la pressione di esercizio a 8 bar si dimezza la perdita di energia totale, il che potrebbe portare a un aumento relativo del 5-10 percento nell’efficienza complessiva. A pressioni più elevate, tuttavia, non vi è alcun vantaggio, quindi il team suggerisce 6-8 bar come intervallo di pressione operativa ottimale per gli elettrolizzatori PEC.(30Science.com)