La ricerca nell’ambito della produzione di idrogeno a partire dall’acqua e dalla luce del sole è un libro aperto in cui ogni giorno viene scritto un capitolo nuovo. Quello scritto di recente dalla TU Ilmenau, dall’Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), dal California Institute of Technology e dal Fraunhofer ISE sembra essere davvero tra i più importanti, perché segna il raggiungimento di un nuovo record di efficienza nella produzione di idrogeno.

L’efficienza massima nella produzione di idrogeno che si era riusciti a raggiungere nonostante i molti anni di ricerca era il 12,4%, ottenuto dallo statunitense National Renewable Energy Laboratory (NREL) 17 anni fa. Grazie al team guidato da Matthias May, attivo sia al TU Ilmenau che all’Istituto HZB, questo record è stato superato arrivando ad un buon 14%. Sembra una differenza irrilevante e invece in questo tipo di processo si rivela fondamentale.

Se prima la produzione di idrogeno dalla scissione di molecole d’acqua per mezzo dell’energia del sole era troppo costosa per portare a una diffusione di questo buon combustibile a livello del mercato, ora le cose potrebbero cambiare. Il Prof. Thomas Hannappel, che lavora nel settore del fotovoltaico presso il TU Ilmenau ed è stato consigliere accademico per questo lavoro, spiega:

Le previsioni indicano che la generazione di idrogeno a partire dal sole utilizzando semiconduttori ad alta efficienza potrebbe essere economicamente competitiva rispetto alle fonti energetiche fossili a livelli di efficienza del 15% o più. Ciò corrisponde a un prezzo di idrogeno di circa quattro dollari al chilo.

Sul come si sia arrivati a questi livelli di efficienza May vi ha dedicato la sua tesi di dottorato. Dopo centinaia di campioni elaborati e analizzati è arrivato a realizzare delle celle solari in tandem costituite da semiconduttori cosiddetti “composti III-V”, che portano avanti un processo elettrochimico che è stato appena brevettato. May lo ha spiegato nel dettaglio:

Abbiamo elettronicamente e chimicamente passivato in situ strati di alluminio-indio-fosfuro e quindi li abbiamo efficacemente accoppiati allo strato catalizzatore per la generazione di idrogeno. In questo modo, siamo in grado di controllare la composizione della superficie a scale sub-nanometriche.

C’è stato anche un enorme miglioramento nella stabilità a lungo termine. All’inizio i campioni resistevano solo pochi secondi prima che la loro potenza collassasse. Dopo circa un anno di ottimizzazione rimangono stabili per oltre 40 ore. Ulteriori passi verso un obiettivo di stabilità a lungo termine di 1000 ore sono già in corso.

Le prospettive per questo processo sono quindi davvero ampie, May sostiene che si possa arrivare anche ad un 17% di efficienza. A quel punto le fonti fossili avranno davvero fatto la loro storia.

16 settembre 2015
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