I ricercatori guidati dall'Università di Osaka sviluppano un nuovo fotocatalizzatore privo di metalli e mostrano la produzione di idrogeno dall'acqua guidata dalla luce visibile e nel vicino infrarosso.

Osaka – L'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo, ed è considerato da molti un potenziale carburante pulito del futuro. L'acqua e i combustibili fossili contengono grandi quantità di idrogeno, ma sbloccare il carburante diidrogeno molecolare da queste fonti richiede una grande quantità di energia, mettendo in dubbio qualsiasi futura economia dell'idrogeno. Trasformare l'acqua in idrogeno utilizzando l'energia solare potrebbe aprire la strada a un combustibile a idrogeno economico e pulito. Però, questo processo si basa attualmente su fotocatalizzatori contenenti metalli preziosi costosi, limitandone la capacità.

Ora, i ricercatori dell'Università di Osaka hanno sviluppato un nuovo tipo di fotocatalizzatore per la produzione di idrogeno dall'acqua, che non solo è privo di metalli costosi, ma assorbe anche una gamma più ampia di luce solare che mai. Il gruppo ha recentemente riportato i propri risultati nel Giornale della Società Chimica Americana .

"Siamo stati lieti di trovare una buona quantità di idrogeno prodotto dall'acqua utilizzando il nostro nuovo fotocatalizzatore composito con nitruro di carbonio grafitico e fosforo nero, " dice l'autore principale Tetsuro Majima. "Ma quello che non ci aspettavamo di trovare era che anche quando si utilizzava la luce a bassa energia, nel vicino infrarosso, il fotocatalizzatore ha continuato a produrre idrogeno."

come la grafite, nitruro di carbonio grafitico si forma in fogli di grandi dimensioni, ma i fogli di nitruro di carbonio hanno anche fori che possono interagire con le molecole di idrogeno. Nel passato, i fotocatalizzatori a base di nitruro di carbonio hanno avuto bisogno dell'aiuto dei metalli preziosi per produrre idrogeno dall'acqua. I ricercatori hanno scoperto che il metallo potrebbe essere sostituito da una specie di fosforo, che è un elemento ampiamente abbondante e poco costoso.

Hanno dimostrato che il loro fotocatalizzatore era efficace per produrre idrogeno dall'acqua utilizzando l'energia di diversi tipi di luce. Più insolitamente, anche la luce del vicino infrarosso a bassa energia potrebbe favorire la produzione di idrogeno.

Gli studi del fotocatalizzatore funzionante nella scala temporale dei picosecondi hanno rivelato che le forti interazioni tra il nitruro di carbonio e il fosforo nero nel composito hanno promosso la produzione di idrogeno. Quando i due materiali sono stati testati separatamente, l'energia della luce solare è stata rapidamente dissipata e l'idrogeno è stato prodotto poco o niente.

L'autore principale Tetsuro Majima afferma:"L'economia dell'idrogeno deve affrontare molte sfide, ma il nostro lavoro dimostra il potenziale per produrre idrogeno dall'acqua in modo efficiente ed economico con un fotocatalizzatore basato su elementi ampiamente abbondanti. Questo è un passo importante verso la sostenibilità economica e ambientale di altre tecnologie basate sull'idrogeno".