Il CEO di Air Liquide Benoit Potier dimostra il suo entusiasmo per l'economia dell'idrogeno mentre prova una stazione di rifornimento di idrogeno vicino a Parigi nel 2011. L'energia solare potrebbe aiutare con la produzione di idrogeno? Eric Piermont/AFP/Getty Images E se potessi far funzionare un'auto solo con gli scarti del giardino e le bibite dietetiche scadute?
E se potessi catturare l'energia del sole nella ruggine e poi convertirla in idrogeno?
Poiché il petrolio diventa più costoso e gli aspetti ambientali dei processi minerari come il fracking sono messi in discussione, la corsa per trovare energia pulita e poco costosa è iniziata. A volte il brainstorming energetico diventa un po' folle (come quella prima idea, che dovresti sentirti libero di provare). Quest'ultima idea, però, non è il pensiero stordito di uno scienziato pazzo. In realtà è il processo molto razionale di alcuni scienziati estremamente intelligenti e decisamente sani di mente. Meglio ancora, l'hanno fatto a buon mercato.
L'idea di creare idrogeno dall'energia solare esiste da tempo. Gli scienziati dell'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) in Svizzera hanno originariamente trovato un modo per produrre idrogeno dalla sola acqua negli anni '90. Anche se sembra che rompere le molecole d'acqua e trasformarle in idrogeno e ossigeno sarebbe un pasticcio di gergo scientifico, in realtà è abbastanza facile da capire. Essenzialmente, sta solo usando un semiconduttore che crea la reazione per generare ossigeno e una cella solare che poi libera l'idrogeno. E, Certo, non possiamo dimenticare gli importantissimi elettroni. O la luce. (Non preoccuparti, ne parleremo meglio nella pagina successiva.)
Come abbiamo detto, il contingente svizzero aveva già gestito con successo questo processo due decenni fa. Ma nel 2012 si sono dati la sfida di farlo senza attrezzature estremamente costose. Quanto è costoso? Un team statunitense è riuscito a realizzare un prodotto simile che ha prodotto un'efficienza del 12,4%:un numero elevato, in quanto significa che sono stati in grado di convertire il 12,4% della luce solare in idrogeno. Sfortunatamente, il prodotto si è tradotto in un sussulto di $ 10, Costo di superficie di 000 per 10 centimetri quadrati [fonte:Pousaz]. Prezzi al consumo non esattamente competitivi.
Quindi, perché nel mondo gli scienziati prevedono ottimisticamente di poter creare un prototipo di efficienza del 10% al costo di $ 80 al metro quadrato [fonte:Pousaz]?
Quindi ora che abbiamo determinato che, sì, possiamo immagazzinare l'energia solare nella ruggine e nell'acqua, probabilmente dovremmo fare un po' di backup e spiegare di più su come gli scienziati in Svizzera hanno effettivamente realizzato ciò.
Come abbiamo detto, il dispositivo contiene un semiconduttore di ossido e una cella solare sensibilizzata al colorante. Il evoluzione dell'ossigeno (il processo per ottenere ossigeno molecolare da una reazione chimica) avviene sul fotoanodo di ruggine (dove scorre la corrente) e il evoluzione dell'idrogeno avviene dal lato del catodo del dispositivo (dove fuoriesce la corrente). Quando si verificano queste reazioni, gli elettroni sono intrappolati nella cella sensibilizzata al colorante dove creano una carica, e l'idrogeno può essere estratto dall'acqua. E voilà, l'energia è immagazzinata.
Ma come abbiamo detto, il prezzo, non il processo, ha rappresentato a lungo la sfida più grande. Invece di usare un semiconduttore di fantasia (che avvia l'evoluzione dell'ossigeno), la squadra stabilì a buon mercato, ruggine facile da trovare. Sfortunatamente, la ruggine sembra anche essere un semiconduttore piuttosto terribile. Anche i ricercatori dell'Israel Institute of Technology (Technion) stanno tentando di risolvere questo problema, creando uno strato ultrasottile di ruggine in una cella solare che combina silicio semiconduttore più efficiente [fonte:Focus]. Allo stesso modo, la ruggine utilizzata dai ricercatori dell'EPFL è in realtà ossido di ferro di design, con l'aggiunta di ossido di silicio, poi verniciato con uno strato di alluminio e ossido di cobalto che ne migliorano le prestazioni di reazione.
Ciò significa che gli scienziati hanno trovato un modo per produrre elettricità e idrogeno che possono essere immagazzinati per l'uso in qualsiasi momento, non solo quando splende il sole.
Abbastanza fresco, eh? Rifletti mentre stai falciando il prato e bevendo soda dietetica.
Produzione di idrogeno nel tuo palmoCuriosità fotoelettrochimica stuzzicata? Puoi dare un'occhiata a questo breve video dei ragazzi dell'EPFL.
È piuttosto eccitante pensare che la scienza dell'uso dell'energia solare – che è sempre stata etichettata come l'Energia del Futuro Pulito – stia effettivamente facendo passi da gigante. E mentre ottenere un quadro generale dell'efficienza di esso è una cosa, un'altra è che gli scienziati si dedichino a creare una versione economica che i consumatori possano effettivamente utilizzare. Forse l'idea prenderà piede, e finalmente posso prendere quell'auto che funziona con le bibite dietetiche scadute.
