Ilaria Rosella Pagliaro Come la rivoluzionaria tecnologia fotoelettrochimica sviluppata dall'UNIST in Corea del Sud sta cambiando il panorama della produzione di idrogeno verde, garantendo efficienza, durabilità e scalabilità
©Ulsan National Institute of Science and Technology
Nel campo dell’energia rinnovabile, un recente sviluppo promette di trasformare il modo in cui pensiamo alla produzione di idrogeno verde. Grazie al lavoro dei ricercatori dell’Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) in Corea del Sud, una nuova tecnologia fotoelettrochimica sta facendo passi da gigante verso l’efficienza e la sostenibilità. Questa innovazione non solo migliora la conversione dell’energia solare in idrogeno, ma lo fa in modo più stabile e scalabile rispetto ai metodi precedenti.
Il team dell’UNIST ha rielaborato il concetto delle celle fotoelettrochimiche tradizionali, affrontando con successo le problematiche legate all’efficienza e alla durabilità. Il loro sistema innovativo integra tutte le qualità ricercate per una produzione ottimale di idrogeno: alta efficienza di conversione dall’energia solare all’idrogeno, lunga durata e possibilità di scalabilità industriale.
Fino ad oggi, infatti, i dispositivi di fotoelettrolisi proposti fino ad oggi hanno mostrato limitazioni significative in termini di stabilità e efficienza, principalmente a causa della corrosione dei materiali e di una conversione energetica subottimale. Fino a ora, le prestazioni più promettenti sono state confinate a prototipi di dimensioni limitate, realizzati in ambito laboratoristico. Il dottor Dharmesh Hansora, primo autore dello studio, ha sottolineato l’importanza di questo risultato, affermando:
Il fotoelettrodo sviluppato in questo studio ha mantenuto un’elevata efficienza anche in aree estese. Con la nostra attenzione alla dimostrazione sul campo per la commercializzazione della produzione di idrogeno verde in futuro, si prevede che la tecnologia dell’idrogeno verde a energia solare sarà commercializzata prima del 2030.
Prestazioni eccezionali
La nuova tecnologia fotoelettrochimica utilizza semiconduttori specializzati, esposti alla luce solare e immersi in un elettrolita, per generare idrogeno dalla scissione dell’acqua. Questi dispositivi possono assumere varie forme, dalle più comuni configurazioni a pannello, simili ai pannelli fotovoltaici, fino a sistemi di particelle fotocatalitiche in sospensione. Le principali sfide da superare riguardano l’incremento dell’efficienza, attraverso un miglior assorbimento della luce e una catalisi più efficace, l’aumento della durabilità mediante materiali resistenti alla corrosione e la riduzione dei costi di produzione. Il professor Jae-seong Lee dell’UNIST sottolinea l’importanza di superare i limiti dimensionali dei dispositivi da laboratorio per avviare una vera e propria commercializzazione.
La chiave del successo del dispositivo sudcoreano risiede nell’uso della perovskite come materiale per il fotoelettrodo, noto per le sue eccellenti prestazioni in termini di efficienza fotovoltaica e per il suo costo relativamente contenuto. Sebbene le perovskiti siano generalmente sensibili agli stress ambientali, quali i raggi ultravioletti e l’umidità, il team di ricerca ha sviluppato una variante di perovskite più resistente, sostituendo il tradizionale catione metilammonio con il formamidinio e proteggendo la superficie a contatto con l’acqua con un rivestimento di nichel per prevenire la corrosione.
Un’innovazione significativa è stata anche l’introduzione di un approccio modulare nella progettazione del fotoelettrodo, che ha permesso di superare le restrizioni dimensionali tipiche di questi componenti. Attraverso la connessione orizzontale e verticale di piccoli fotoelettrodi, il dispositivo ha raggiunto un’efficienza di conversione dell’energia solare in idrogeno superiore al 10%, stabilendo un nuovo record per dispositivi di grande superficie. Questi risultati rappresentano un passo avanti decisivo verso la commercializzazione dell’idrogeno verde e sono stati dettagliatamente descritti in uno studio pubblicato su Nature Energy.
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Fonte: Ulsan National Institute of Science and Technology – Nature Energy
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