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Sostenibilità: nuovi sviluppi nella produzione di idrogeno verde

di Redazione

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L’idrogeno verde è un idrogeno prodotto senza emissioni di gas serra, utilizzando energia rinnovabile. Può essere generato attraverso due processi: l’elettrolisi dell’acqua, che utilizza elettricità da fonti come il sole o il vento per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno, e la fotocatalisi, che sfrutta la luce solare e catalizzatori fotosensibili per ottenere lo stesso risultato. L’importanza dell’idrogeno verde risiede nella sua capacità di fornire un’alternativa pulita ai combustibili fossili, contribuendo a ridurre le emissioni di CO₂ e supportando la transizione verso un’economia sostenibile.

Un gruppo di ricerca dell’Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr, in collaborazione con l’Università di Messina e l’Università di Zurigo, ha dimostrato che le caratteristiche dell’acqua possono influenzare l’efficienza della fotocatalisi, incidendo significativamente sulla quantità di idrogeno verde prodotto. Lo studio, frutto di una collaborazione tra un team di fisici e chimici industriali, è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Journal of the American Chemical Society della Società Americana di Chimica.

La produzione eco-sostenibile di idrogeno verde tramite fotocatalisi dipende strettamente dalle proprietà del semiconduttore utilizzato, come l’ossido di titanio (TiO₂), esposto alla luce solare per attivare la reazione chimica. In questi sistemi, l’idrogeno molecolare è ottenuto dall’acqua liquida che entra in contatto con il semiconduttore. Quando la luce solare colpisce il semiconduttore, si generano cariche elettriche che, in condizioni appropriate, separano le molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno.

“Le ricerche precedenti nel campo della fotocatalisi si sono concentrate esclusivamente sulle proprietà chimico-fisiche del semiconduttore, con l’obiettivo di sviluppare fotocatalizzatori stabili, economici ed efficienti per la produzione di idrogeno. Tradizionalmente, l’acqua è da sempre stata vista come un semplice ambiente passivo in cui avviene la reazione chimica, senza un ruolo attivo nella produzione dell’idrogeno”, ha dichiarato Giuseppe Cassone, ricercatore CNR – Istituto per i Processi Chimico Fisici.

Questo studio evidenzia l’importanza cruciale dell’organizzazione sub-microscopica delle molecole d’acqua. Grazie a tecniche sperimentali e simulazioni avanzate su supercomputer, è emerso che l’efficienza nella produzione di idrogeno non dipende soltanto dalle proprietà del semiconduttore, ma anche in modo significativo dalla disposizione delle molecole d’acqua nei primi strati adiacenti alla superficie del semiconduttore.

“Si tratta di un risultato innovativo perché per la prima volta si mette in luce l’importanza cruciale dell’acqua stessa nel processo, aprendo nuove strade per migliorare l’efficienza della produzione di idrogeno verde”, ha sottolineato Rosaria Verduci dell’Università di Messina.

Il lavoro fornisce una comprensione più approfondita dei processi di attivazione fotocatalitica e apre nuove prospettive per la progettazione di materiali catalitici in grado di influenzare la struttura dell’acqua a livello molecolare. “Questi progressi sono fondamentali per una produzione di idrogeno verde più efficiente e sostenibile, contribuendo a un futuro energetico più pulito e rispettoso dell’ambiente, in linea con la transizione verso un’economia globale a zero emissioni entro il 2050”, ha evidenziato Fabrizio Creazzo, dell’Università di Zurigo.

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Aggiornato il 07/11/2024

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