Tecnologia ad energia solare, come il fotovoltaico (PV), potrebbe affrontare alcune delle sfide ambientali dei nostri tempi, consentire la produzione sostenibile di energia elettrica in molte aree geografiche, comprese le regioni aride o desertiche. Molte regioni aride si trovano vicino a un oceano o a un mare, tuttavia sono tipicamente colpiti da una scarsità di acqua pulita e fresca.

Una scarsità di acqua altamente purificata, necessaria per alimentare la maggior parte degli elettrolizzatori esistenti, rende particolarmente problematico lo stoccaggio di elettricità solare intermittente. Gli elettrolizzatori sono strumenti tecnologici in grado di separare l'acqua, acqua tipicamente purificata, in idrogeno e ossigeno, attraverso l'uso di un anodo e un catodo.

Per consentire l'uso della tecnologia solare e basata sull'idrogeno in regioni con una mancanza di acqua dolce pulita disponibile, i ricercatori hanno cercato di sviluppare elettrolizzatori in grado di scindere direttamente l'acqua salina o impura, senza necessità di preventiva purificazione. L'idrogeno prodotto utilizzando questi elettrolizzatori potrebbe quindi essere spedito anche in tutto il mondo, facilitare il passaggio a un'infrastruttura energetica basata sull'idrogeno.

In un articolo pubblicato su Energia della natura , ricercatori della National University of Ireland Galway, l'Università di Liverpool e l'Università tecnica di Berlino hanno condotto una revisione dei recenti progressi nei materiali e nei catalizzatori che potrebbero consentire l'elettrolisi con acqua di bassa qualità o salina. Il loro studio delinea anche alcune delle sfide chiave associate alla progettazione di questi elettrolizzatori, evidenziando approcci che potrebbero aiutare a superare questi problemi.

"Ora stiamo vedendo le prime potenziali opportunità per quanto riguarda il valore dell'elettrolisi dell'acqua salina, con l'idrogeno dall'Australia spedito in Giappone, "Pietro Strasser, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a TechXplore. "L'idrogeno australiano può essere generato utilizzando l'elettricità solare dalle aree desertiche, dove l'acqua dolce è rara e preziosa. Un altro caso di elettrolisi delle acque saline nasce da parchi eolici offshore in tutta Europa, dove si può generare in loco idrogeno che può essere convogliato a terra o utilizzato nelle stazioni di rifornimento offshore per veicoli nautici di ogni tipo."

Nella loro carta, Strasser e i suoi colleghi hanno esaminato tutti gli studi scientifici che sono riusciti a elettrolizzare l'acqua salina, concentrandosi su quelli che impiegano materiali catalizzatori. La loro revisione ha esaminato specificamente i principi fisici alla base del funzionamento degli elettrolizzatori proposti in passato, che spesso differivano e tuttavia portavano allo stesso risultato finale, così come la stabilità del dispositivo e l'efficienza energetica.

La revisione condotta da Strasser e dai suoi colleghi evidenzia anche alcune delle sfide che devono essere superate prima che l'elettrolisi dell'acqua impura e salina diventi praticabile. Ciò include la progettazione e l'uso di membrane adeguate, poiché la maggior parte delle tecnologie a membrana esistenti potrebbe non essere in grado di bloccare le impurità.

"Se pensiamo a questo su scala globale, l'utilizzo di acqua dolce per generare idrogeno non è più un'opzione praticabile, almeno nelle zone aride dove viene prodotta la maggior parte dell'elettricità solare a basso costo, " ha detto Strasser. "Abbiamo dimostrato che la direzione della ricerca di progettare nuovi catalizzatori selettivi (ma anche altri componenti di materiali come le membrane) per elettrolizzatori ad acqua di mare ad alte prestazioni è molto importante, e merita più attenzione".

Globale, Strasser e i suoi colleghi suggeriscono che i ricercatori che cercano di sviluppare elettrolizzatori in grado di scindere l'acqua salina o impura dovrebbero cercare di identificare nuovi materiali catalizzatori applicabili all'ampia varietà di composizioni di acqua di mare presenti sulla Terra. Il loro documento fornisce informazioni preziose che potrebbero informare lo studio e lo sviluppo di tecnologie innovative di elettrolizzatori.

I ricercatori ritengono che l'acqua dolce sia la risorsa più preziosa sulla Terra, e il suo valore è destinato ad aumentare solo in futuro a causa della siccità, inondazioni e altri effetti dannosi del cambiamento climatico. Negli anni a venire, l'acqua potrebbe essere di vitale importanza sia per la sopravvivenza di tutta la vita sulla Terra sia per la produzione sostenibile di energia elettrica. Gli elettrolizzatori in grado di scindere l'acqua salina o impura in ossigeno e idrogeno senza richiedere precedenti processi di purificazione potrebbero quindi svolgere un ruolo chiave nel facilitare il passaggio verso un nuovo, più sostenibile, infrastrutture energetiche.

"Attualmente stiamo lavorando allo sviluppo di elettrolizzatori per acqua di mare insieme a diverse aziende internazionali specializzate in questo campo, " Strasser ha detto. "L'idea generale è quella di aiutare queste aziende a diventare leader in questa tecnologia".

© 2020 Scienza X Rete