I ricercatori dell'Università di Houston hanno scoperto un catalizzatore in grado di generare rapidamente idrogeno dall'acqua utilizzando la luce solare, potenzialmente creando una fonte di energia pulita e rinnovabile.
La loro ricerca, pubblicato online domenica in Nanotecnologia della natura , prevedeva l'uso di nanoparticelle di ossido di cobalto per dividere l'acqua in idrogeno e ossigeno.
Jiming Bao, autore principale dell'articolo e professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell'UH, ha affermato che la ricerca ha scoperto un nuovo fotocatalizzatore e ha dimostrato il potenziale della nanotecnologia nell'ingegneria delle proprietà di un materiale, anche se resta ancora molto lavoro da fare.
Bao ha detto che gli esperimenti di scissione dell'acqua fotocatalitica sono stati tentati dagli anni '70, ma questo è stato il primo ad utilizzare l'ossido di cobalto e il primo ad utilizzare acqua neutra sotto luce visibile ad un'elevata efficienza di conversione energetica senza co-catalizzatori o prodotti chimici sacrificali. Il progetto ha coinvolto ricercatori di UH, insieme a quelli della Sam Houston State University, l'Accademia cinese delle scienze, Università statale del Texas, Carl Zeiss Microscopy LLC, e l'Università del Sichuan.
I ricercatori hanno preparato le nanoparticelle in due modi, mediante ablazione laser a femtosecondi e mediante fresatura meccanica a sfere. Nonostante alcune differenze, Bao ha detto che entrambi hanno funzionato ugualmente bene.
Sono state utilizzate diverse fonti di luce, che vanno da un laser alla luce bianca che simula lo spettro solare. Ha detto che si aspetterebbe che la reazione funzioni ugualmente bene usando la luce solare naturale.
Una volta aggiunte le nanoparticelle e applicata la luce, l'acqua si separa quasi immediatamente in idrogeno e ossigeno, producendo il doppio di idrogeno rispetto all'ossigeno, come previsto dal rapporto 2:1 idrogeno/ossigeno nelle molecole d'acqua H2O, ha detto Bao.
L'esperimento ha un potenziale come fonte di combustibile rinnovabile, ma con un tasso di efficienza dal solare all'idrogeno di circa il 5%, il tasso di conversione è ancora troppo basso per essere commercialmente redditizio. Bao ha suggerito che un tasso di efficienza più fattibile sarebbe di circa il 10 percento, il che significa che il 10 percento dell'energia solare incidente sarà convertita in energia chimica a idrogeno dal processo.
Restano da risolvere altri problemi, anche, compresa la riduzione dei costi e l'estensione della durata di vita delle nanoparticelle di ossido di cobalto, che i ricercatori hanno scoperto si è disattivata dopo circa un'ora di reazione.
"Si degrada troppo rapidamente, " disse Bao, che ha anche incarichi in ingegneria dei materiali e il Dipartimento di Chimica.
Il lavoro, sostenuto dalla Fondazione Welch, porterà a future ricerche, Egli ha detto, compresa la domanda sul perché le nanoparticelle di ossido di cobalto abbiano una durata di vita così breve, e questioni riguardanti le proprietà chimiche ed elettroniche del materiale.
