Ecco la "foglia artificiale": un dispositivo autosufficiente che produce idrogeno e ossigeno assorbendo la luce

Ecco la "foglia artificiale": un dispositivo autosufficiente che produce idrogeno e ossigeno assorbendo la luce

Dalla Rice University arriva un dispositivo capace di scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno assorbendo luce solare: è autosufficiente, non ha bisogno di nient'altro per funzionare

di pubblicata il , alle 10:41 nel canale Scienza e tecnologia
 

Da un progetto di ricerca della Rice University è nato un dispositivo a basso costo capace di scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno, sfruttando l'energia della luce solare. Si tratta, in un certo senso, di una "foglia artificiale" che è capace di produrre idrogeno in maniera autosufficiente e con caratteristiche tali da poter essere prodotto in volumi in maniera abbastanza economica.

Il dispositivo si compone di celle solari in perovskite e di elettrodi catalitici: quando le celle sono colpite dalla luce del sole producono energia elettrica che viene trasferita agli elettrodi i quali a loro volta scindono l'acqua in idrogeno e ossigeno. L'efficienza della trasformazione da luce solare ad idrogeno è del 6,7%.

Il concetto di base non è nulla di inedito, ma i ricercatori della Rice sono qui riusciti ad integrare uno strato di perovskite e gli elettrodi in un singolo modulo che, quando immerso in acqua e collocato alla luce del sole, è in grado di produrre idrogeno senza nessun altro intervento.

La perovskite è un minerale caratterizzato da cristalli di forma cubica le cui proprietà sono particolarmente favorevoli alle applicazioni fotovoltaiche. Le più efficienti celle solari oggi prodotte utilizzando la perovskite sono capaci di sviluppare un'efficienza superiore al 25%, con tuttavia il rovescio della medaglia del costo dei materiali necessari per la loro produzione e dello stress e usura a cui questi materiali sono sottoposti quando esposti a luce, umidità e calore.

I ricercatori della Rice University hanno però sostituito i componenti più costosi, come il platino, con alternative come il carbonio riuscendo così ad abbassare le barriere di ingresso per una possibile adozione commerciale. Ma a rappresentare l'elemento chiave di questo sistema non è la perovskite, ma un componente polimerico utilizzato per incapsularla che protegge il modulo e gli permette di essere immerso in acqua anche per lunghi periodi. Si tratta nello specifico di una pellicola di Surlyn che riveste la cella di perovskite, proteggendola e fungendo da isolante tra essa e gli elettrodi.

I ricercatori stanno ora lavorando all'ottimizzazione delle tecniche di incapsulamento e a migliorare la costruzione della cella solare, con lo scopo utlimo di innalzare l'efficienza dei moduli.

8 Commenti
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Dumah Brazorf09 Maggio 2020, 11:30 #1
Non mi pare la foglia sia conosciuta per produrre idrogeno e ossigeno...
radeon_snorky09 Maggio 2020, 11:43 #2
mettiamocene altre 7 o 8 di virgolette a """""foglia artificiale"""""

almeno non è stata tirata in ballo la parola fotosintesi...

quella è una semplice elettrolisi

quando realizzeranno una vera foglia artificiale dovrà usare anidride carbonica e acqua in ingresso e ossigeno e glucosio in uscita...

Bradiper10 Maggio 2020, 10:08 #3
Come sempre gli scienziati del forum ne sanno di più di questi idioti delle università.
Tutto "semplice" quando le cose le fanno gli altri.
Si parla di produrre idrogeno che potrebbe essere un carburare a basso costo e super green se si trovasse un modo di ricavarlo a basso costo.
Jack.Mauro10 Maggio 2020, 17:03 #4
Originariamente inviato da: Bradiper
Come sempre gli scienziati del forum ne sanno di più di questi idioti delle università.
Tutto "semplice" quando le cose le fanno gli altri.


Nessuno vuol saperne più di altri, è stato solo contestato l'uso della parola "foglia", visto che è inappropriata.

Se questo sistema "produce" idrogeno ed ossigeno, si tratta di elettrolisi, o meglio "fotolisi" (ma non sono un esperto e non so se il termine ha questo significato); non si tratta di "fotosintesi", che è la reazione che avviene nelle foglie.

Poi, il fatto che questi ricercatori siano riusciti a scindere in idrogeno ed ossigeno l'acqua utilizzando la luce solare al posto dell'elettricità è un'ottima notizia!
mmorselli11 Maggio 2020, 00:56 #5
Originariamente inviato da: Bradiper
Si parla di produrre idrogeno che potrebbe essere un carburare a basso costo e super green se si trovasse un modo di ricavarlo a basso costo.


Sì, penso anche io che sarebbe a basso costo se si trovasse un modo di ricavarlo a basso costo

Con un'efficienza del 6% non vai da nessuna parte, il problema dell'energia fotovoltaica sta nella necessità esagerata di superfici, finché vuoi dare una mano al consumo energetico di un'abitazione con dei pannelli sul tetto, ok, tutto fa brodo, ma con quei pannelli non ci caricheresti neppure l'auto se fosse elettrica. Se vuoi fare le cose sul serio, cioè rifornire le fabbriche e le auto, avresti bisogno di occupare superfici che oggi servono per la produzione alimentare. E questo parlando di pannelli solari con 15-20% di efficienza, pensa col 6%
baolian11 Maggio 2020, 10:03 #6
Originariamente inviato da: mmorselli
Con un'efficienza del 6% non vai da nessuna parte, il problema dell'energia fotovoltaica sta nella necessità esagerata di superfici, finché vuoi dare una mano al consumo energetico di un'abitazione con dei pannelli sul tetto, ok, tutto fa brodo, ma con quei pannelli non ci caricheresti neppure l'auto se fosse elettrica. Se vuoi fare le cose sul serio, cioè rifornire le fabbriche e le auto, avresti bisogno di occupare superfici che oggi servono per la produzione alimentare. E questo parlando di pannelli solari con 15-20% di efficienza, pensa col 6%


Sicuramente c'è del vero in quello che dici, ed infatti l'articolo stesso conclude dicendo che lo scopo ultimo è innalzare l'efficienza dei moduli.
Però non sarei così drastico nel giudizio.
L'efficienza economica può essere diversa dall'efficienza tecnica: se il complesso produzione+stoccaggio+trasporto energia con questo sistema costasse meno di un terzo dell'equivalente con pannelli solari (dove soprattutto lo stoccaggio è molto oneroso), anche una efficienza del 6% contro una del 15% potrebbe essere economicamente vantaggiosa.
Quanto alle superfici anche lì, secondo me, non si possono dare giudizi assoluti.
Ad esempio, un sistema del genere potrebbe essere usato sui bacini idrici delle centrali idrolelettriche ad integrazione delle stesse, o su porzioni di laghi; ampie superfici inutilizzabili o difficilmente utilizzabili con i pannelli solari.
Nel complesso mi sembra una ricerca molto interessante e con un ottimo potenziale.
stalker9212 Maggio 2020, 09:12 #7
Originariamente inviato da: mmorselli
Con un'efficienza del 6% non vai da nessuna parte, il problema dell'energia fotovoltaica sta nella necessità esagerata di superfici, finché vuoi dare una mano al consumo energetico di un'abitazione con dei pannelli sul tetto, ok, tutto fa brodo, ma con quei pannelli non ci caricheresti neppure l'auto se fosse elettrica. Se vuoi fare le cose sul serio, cioè rifornire le fabbriche e le auto, avresti bisogno di occupare superfici che oggi servono per la produzione alimentare. E questo parlando di pannelli solari con 15-20% di efficienza, pensa col 6%


Se fai 50 km al giorno no, ma chi la usa un paio di volte a settimana per andare a fare la spesa o una gita fuori porta con i pannelli sul tetto può ricaricarla eccome. Purtroppo gli investimenti sono troppo lenti ma di spazio per installarli ce n'è molto, è stato anche dimostrato che mettendoli nei campi si può coltivare ugualmente (e per alcune piante la schermatura solare ha provocato rese migliori), per non parlare della possibilità di ricoprire i bacini artificiali o tratti di autostrade. Basta solo volerlo
andbad12 Maggio 2020, 11:09 #8
L'efficienza dell'elettrolisi è circa il 40%. Applicata al fotovoltaico darebbe un'efficienza complessiva dell'8-10%, superiore a questa "foglia".

L'applicazione è interessante, comunque, ma bisognerebbe considerare anche i costi.

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