I ricercatori del Caltech hanno fatto una scoperta che, secondo loro, potrebbe portare alla produzione economicamente sostenibile di combustibili solari nei prossimi anni.

Per anni, la ricerca sui combustibili solari si è concentrata sullo sviluppo di catalizzatori in grado di scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno utilizzando solo la luce solare. L'idrogeno risultante potrebbe essere utilizzato per alimentare veicoli a motore, impianti elettrici, e celle a combustibile. Poiché l'unica cosa prodotta dalla combustione dell'idrogeno è l'acqua, nessun inquinamento da carbonio viene aggiunto all'atmosfera.

Nel 2014, ricercatori nel laboratorio di Harry Gray, Arnold O. Beckman Professore di Chimica del Caltech, sviluppò un catalizzatore per la scissione dell'acqua costituito da strati di nichel e ferro. Però, nessuno era del tutto sicuro di come funzionasse. Molti ricercatori hanno ipotizzato che gli strati di nichel, e non gli atomi di ferro, erano responsabili della capacità di scissione dell'acqua del catalizzatore (e altri simili).

Per scoprirlo con certezza, Bryan Hunter (PhD '17), un ex membro del Resnick Institute, ei suoi colleghi nel laboratorio di Gray hanno creato un allestimento sperimentale che ha fatto morire di fame il catalizzatore dell'acqua. "Quando togli un po' d'acqua, la reazione rallenta, e sei in grado di scattare una foto di ciò che sta accadendo durante la reazione, " lui dice.

Quelle immagini hanno rivelato il sito attivo del catalizzatore, la posizione specifica in cui l'acqua viene scomposta in ossigeno, e hanno mostrato che il ferro stava eseguendo la reazione di scissione dell'acqua, non nichel.

"Il nostro meccanismo supportato sperimentalmente è molto diverso da quello proposto, "dice Cacciatore, primo autore di un articolo pubblicato il 6 febbraio in Joule , una rivista di ricerca sull'energia sostenibile, descrivendo la scoperta. "Ora possiamo iniziare ad apportare modifiche a questo materiale per migliorarlo".

Grigio, il cui lavoro si è concentrato per decenni sui combustibili solari, dice che la scoperta potrebbe essere un "punto di svolta" per il campo.

"Questo avviserà le persone di tutto il mondo che il ferro è particolarmente buono per questo tipo di catalisi, " dice. "Non sarei affatto scioccato se la gente iniziasse a usare questi catalizzatori in applicazioni commerciali tra quattro o cinque anni".

Il documento che descrive la ricerca in Joule è intitolato, "Intrappolamento di un intermedio per la scissione dell'acqua di ferro (VI) in mezzi non acquosi".