L'idrogeno per uso energetico può essere estratto in modo ecologico dall'acqua e dalla luce solare, utilizzando nanoparticelle polimeriche composite fotocatalitiche sviluppate dai ricercatori dell'Università di Uppsala. Nei test di laboratorio, questi "punti polimerici" hanno mostrato prestazioni e stabilità promettenti. Lo studio è stato pubblicato su Giornale della Società Chimica Americana .

Come possiamo soddisfare la domanda futura di energia sostenibile è una questione molto dibattuta. Una via praticabile è l'idrogeno, che può essere prodotto da risorse rinnovabili:acqua ed energia solare. Ma il processo richiede i cosiddetti fotocatalizzatori. Tradizionalmente, questi sono stati realizzati con materiali a base di metallo che sono spesso tossici. Anziché, un gruppo di ricerca guidato da Haining Tian presso il laboratorio Ångström dell'Università di Uppsala sta lavorando per sviluppare fotocatalizzatori organici di dimensioni nanometriche, punti polimerici, progettati per essere rispettosi dell'ambiente ed economici.

Poiché i punti polimerici (Pdots) sono così piccoli, sono distribuiti uniformemente in acqua. Rispetto ai fotocatalizzatori tradizionali, questo fornisce una superficie di reazione più ampia, il che significa che più luce può essere immagazzinata sotto forma di gas idrogeno. Il gruppo di ricerca ha ora sviluppato un Pdot contenente tre componenti. Nei test, la particella ha mostrato ottime prestazioni catalitiche e stabilità.

"Combinare diversi componenti che assorbono la luce a diverse lunghezze d'onda è il modo più semplice per creare un sistema in cui tutte le superfici visibili catturano la luce. Ma far funzionare bene questi componenti in un sistema fotocatalitico è impegnativo, "dice Haining Tian, Professore Associato (Docente) di Chimica Fisica presso l'Università di Uppsala.

Per indagare in che modo i vari componenti lavorano insieme, Tian e i suoi colleghi hanno utilizzato tecniche spettroscopiche in cui il Pdot è stato esposto alla luce per un certo periodo di tempo. Sono stati così in grado di seguire come sono stati creati gli intermedi fotochimici e, sotto illuminazione, scomparso.

"È emozionante vedere che sia il trasferimento di energia ultraveloce che il trasferimento di elettroni avvengono in una particella, e che questo aiuta il sistema a fare uso della luce e separare la carica per il processo catalitico, " dice l'autore principale dello studio, Aijie Liu, un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Chimica-Laboratorio Ångström.

I ricercatori sono riusciti a ottimizzare il sistema di punti polimerici a tre componenti in modo da catalizzare la conversione dell'energia solare in idrogeno con un tasso di efficienza del 7% a 600 nanometri (nm). Questo è significativamente migliore dello 0,3% a 600 nm ottenuto dal gruppo quando lavorava su Pdot costituiti da un solo componente. Un problema è stato in precedenza che i fotocatalizzatori si degradano prematuramente, ma ora i ricercatori non sono stati in grado di discernere alcun degrado distinto anche dopo 120 ore di test.