È possibile produrre idrogeno per alimentare le celle a combustibile estraendo il gas dall'acqua di mare, ma l'elettricità necessaria per farlo rende il processo costoso. Il ricercatore dell'UCF Yang Yang ha ideato un nuovo nanomateriale ibrido che sfrutta l'energia solare e la utilizza per generare idrogeno dall'acqua di mare in modo più economico ed efficiente rispetto ai materiali attuali.

La svolta potrebbe un giorno portare a una nuova fonte di combustibile a combustione pulita, ridurre la domanda di combustibili fossili e dare impulso all'economia della Florida, dove il sole e l'acqua di mare sono abbondanti.

Yang, un assistente professore con incarichi congiunti presso il NanoScience Technology Center della University of Central Florida e il Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali, ha lavorato alla scissione solare dell'idrogeno per quasi 10 anni.

È fatto usando un fotocatalizzatore, un materiale che stimola una reazione chimica usando l'energia della luce. Quando iniziò la sua ricerca, Yang si è concentrato sull'utilizzo dell'energia solare per estrarre l'idrogeno dall'acqua purificata. È un compito molto più difficile con l'acqua di mare; i fotocatalizzatori necessari non sono abbastanza durevoli per gestire la sua biomassa e il sale corrosivo.

Come riportato sulla rivista Scienze energetiche e ambientali , Yang e il suo team di ricerca hanno sviluppato un nuovo catalizzatore in grado non solo di raccogliere uno spettro di luce molto più ampio rispetto ad altri materiali, ma anche resistere alle dure condizioni dell'acqua di mare.

"Abbiamo aperto una nuova finestra per dividere l'acqua vera, non solo acqua purificata in un laboratorio, " Yang ha detto. "Questo funziona davvero bene in acqua di mare".

Yang ha sviluppato un metodo per fabbricare un fotocatalizzatore composto da un materiale ibrido. Piccole nanocavità sono state incise chimicamente sulla superficie di un film ultrasottile di biossido di titanio, il fotocatalizzatore più comune. Quelle rientranze delle nanocavità erano rivestite con nanoscaglie di bisolfuro di molibdeno, un materiale bidimensionale con lo spessore di un singolo atomo.

I catalizzatori tipici sono in grado di convertire solo una larghezza di banda limitata di luce in energia. Con il suo nuovo materiale, Il team di Yang è in grado di aumentare significativamente la larghezza di banda della luce che può essere raccolta. Controllando la densità della vacanza di zolfo all'interno dei nanoflakes, possono produrre energia dalle lunghezze d'onda della luce ultravioletta visibile a quella del vicino infrarosso, rendendolo almeno due volte più efficiente degli attuali fotocatalizzatori.

"Possiamo assorbire molta più energia solare dalla luce rispetto al materiale convenzionale, " disse Yang. "Alla fine, se è commercializzato, sarebbe un bene per l'economia della Florida. Abbiamo molta acqua di mare intorno alla Florida e un bel sole".

In molte situazioni, produrre un combustibile chimico dall'energia solare è una soluzione migliore rispetto alla produzione di elettricità da pannelli solari, Egli ha detto. Che l'elettricità deve essere utilizzata o immagazzinata in batterie, che degradano, mentre l'idrogeno è facilmente immagazzinabile e trasportabile.

La fabbricazione del catalizzatore è relativamente facile ed economica. Il team di Yang sta continuando la sua ricerca concentrandosi sul modo migliore per aumentare la fabbricazione, e migliorare ulteriormente le sue prestazioni in modo che sia possibile scindere l'idrogeno dalle acque reflue.