Ogni ora, il sole satura la terra con più energia di quanta ne usi l'uomo in un anno. Sfruttare parte di questa energia per soddisfare la domanda globale è diventata una grande sfida, con il mondo pronto a raddoppiare il proprio consumo energetico in soli trent'anni.

In un nuovo studio, i ricercatori del Biodesign Center for Applied Structural Discovery (CASD) e della School of Molecular Sciences dell'ASU prendono una pagina dal libro di lezioni sulla natura. Ispirato dal modo in cui le piante e altri organismi fotosintetici raccolgono e utilizzano l'energia radiante del sole, sperano di sviluppare tecnologie che raccolgano la luce solare e la immagazzinino come combustibili privi di carbonio oa emissioni zero.

"Questo articolo descrive una strategia generale ma utile per comprendere meglio il ruolo dei catalizzatori nelle tecnologie emergenti per convertire la luce solare in combustibili, ", afferma l'autore corrispondente Gary Moore.

La ricerca appare nell'attuale numero della rivista American Chemical Society (ACS) Materiali energetici applicati e abbellisce la sua copertura.

Nonostante i progressi nelle tecnologie dei pannelli solari, i loro limiti sono evidenti. I ricercatori vorrebbero immagazzinare l'energia accumulata dal sole in una forma concentrata, da utilizzare quando e dove serve. I catalizzatori, materiali che agiscono per accelerare la velocità con cui si verificano le reazioni chimiche, sono un ingrediente fondamentale per raccogliere la luce solare e accumularla come combustibili, attraverso un processo noto come fotoelettrosintesi.

Come dimostrano gli autori, però, l'efficacia dei catalizzatori dipende in modo critico dal modo in cui vengono utilizzati nelle nuove tecnologie verdi. L'obiettivo è massimizzare l'efficienza energetica e, ove possibile, fare uso di elementi abbondanti della terra.

Secondo Brian Wadsworth, ricercatore nel centro CASD e autore principale del nuovo studio, un approccio meno è più ai catalizzatori può migliorare le prestazioni dei dispositivi fotoelettrosintetici:

"C'è una nozione tradizionale che carichi relativamente elevati di catalizzatore siano utili per massimizzare le velocità di reazione e le relative prestazioni dei materiali catalitici, " dice Wadsworth. "Tuttavia, questa strategia di progettazione non dovrebbe essere sempre implementata in assiemi che comportano la cattura e la conversione dell'energia solare poiché strati di catalizzatore relativamente spessi possono ostacolare le prestazioni schermando la luce solare dal raggiungere un materiale che assorbe la luce sottostante e/o sfavorendo l'accumulo di stati cataliticamente attivi".

La nuova ricerca fornisce un quadro per una migliore comprensione delle prestazioni catalitiche nei dispositivi a combustibile solare e indica la strada per ulteriori scoperte.