Illustrazione in sezione trasversale di un modello di evoluzione della bolla di gas sul film sottile e sul fotoelettrodo nanostrutturato. Considerando che H2 si forma in punti di nucleazione discrezionali sulla superficie dell'elettrodo a film sottile (a) con conseguente coalescenza di bolle di gas e formazione di uno strato di schiuma di bolle, la superficie nanostrutturata di Rh favorisce la formazione di bolle di gas H2 alle punte di Rh indotte, punti caldi catalitici (b). Qui, gradienti di concentrazione lungo la superficie facilitano il trasferimento di H2 alle bolle dopo la formazione. La distanza tra i punti caldi impedisce la coalescenza delle bolle di gas formate. Credito: Comunicazioni sulla natura (2018). DOI:10.1038/s41467-018-04844-y
Un team internazionale di ricercatori ha trovato un modo per rendere più efficiente la generazione di idrogeno solare in ambienti di microgravità. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , il gruppo descrive ciò che hanno appreso dagli esperimenti con una cella fotoelettrochimica che cade in una torre di caduta.
Per andare molto lontano nello spazio, i futuri astronauti avranno bisogno di alcuni mezzi per creare la propria aria e carburante:trasportarne una quantità sufficiente per viaggi molto lunghi si rivelerebbe poco pratico. Attualmente, gli astronauti a bordo della ISS generano ossigeno utilizzando un processo in due fasi. La prima fase prevede la generazione di elettricità utilizzando celle solari. Nella seconda fase, l'elettricità viene utilizzata per eseguire una tecnica di elettrolisi con l'acqua. I ricercatori notano che questo processo funziona, ma è inefficiente. In questo nuovo sforzo, il loro obiettivo era migliorare l'efficienza della tecnica di elettrolisi utilizzata.
I ricercatori spiegano che il processo attuale prevede l'utilizzo di un elettrodo costituito da un semiconduttore che assorbe la luce:in genere, un fosfuro di indio di tipo p. L'elettrodo viene quindi rivestito con uno strato sottile di un catalizzatore al rodio. Come è stato notato in passato, l'inefficienza risiede nel problema delle bolle di idrogeno che aderiscono alla superficie degli elettrodi, piuttosto che rimbalzare su di loro (a causa della galleggiabilità) come avviene sulla Terra. Per farli sobbalzare in un ambiente di microgravità, i ricercatori hanno cambiato la trama dell'elettrodo. Piuttosto che la normale superficie piana, la squadra ha costretto il rodio in picchi e valli, con la distanza tra loro troppo grande per consentire alle bolle di idrogeno di sedersi. Ciò significava che dovevano sedersi sui picchi, che ha lasciato meno contatto tra le bolle e la superficie.
Per testare la loro idea, i ricercatori hanno creato capsule contenenti il loro apparato e le hanno fatte cadere a 120 metri lungo la Brema Drop Tower in Germania. Notano che ogni goccia si è verificata in circa 9,3 secondi, un tempo sufficiente perché il loro dispositivo produca gas idrogeno.
I ricercatori hanno scoperto che il loro cambiamento sulla superficie dell'elettrodo ha portato alla produzione di gas idrogeno alle stesse velocità dei dispositivi in condizioni di gravità normale. Riconoscono che è necessario lavorare di più, ma suggeriscono che il loro approccio sembra promettente.
© 2018 Phys.org
