Immagazzinare l’energia solare: nuovo metodo per selezionare catalizzatori

Alcuni ricercatori della University of Wisconsin-Madison hanno trovato un metodo per selezionare catalizzatori utili a creare e immagazzinare energia prodotta a partire da quella solare. La ricerca è pubblicata sulla rivista Angewandte Chemie.

La natura ha inventato con la fotosintesi un modo rispettoso dell’ambiente per produrre energia dal sole: la fotosintesi.
Uno dei problemi dell’energia solare oggi è che è difficilmente immagazzinabile e per questo, quando il sole non c’è, rischiamo di rimanere senza energia perchè non c’è a tutt’oggi un adeguato metodo di stoccaggio.

Una delle soluzioni che si stanno tentando è quella che prevede la trasformazione di alcune sostanze, come l’acqua , l’anidride carbonica e altre in sostanze che possono immagazzinare l’energia del sole attraverso un processo di elettrolisi.

Solo che questo tipo di ricerca procede per tentativi, a volte molto lenti, che provano gli effetti dei diversi catalizzatori. I ricercatori dell’Università del Winsconsin sono riusciti a escogitare un metodo che seleziona rapidamente i catalizzatori più efficaci.

“E’ ampiamente riconosciuto che l’energia solare è la fonte più abbondante di energia sul pianeta”, spiega il professore di chimica Shannon Stahl. “Anche se i pannelli solari sono in grado di convertire la luce solare in elettricità, il sole non splende sempre.”

Gli sforzi oggi sono focalizzati sulle reazioni di elettrolisi che utilizzano la luce solare per convertire l’acqua, l’anidride carbonica, o altre materie prime abbondanti in sostanze chimiche che possono essere immagazzinate per essere utilizzate in qualsiasi momento.

Ciò che blocca questa ricerca è il reperimento di elettrocatalizzatori che siano efficaci, facilmente reperibili ed economici.

La ricerca, pubblicata la settimana scorsa, descrive proprio un metodo innovativo per selezionare i catalizzatori.

Se trovassimo il giusto catalizzatore, secondo i ricercatori, non ci sarebbe il problema della disponibilità di energia durante la notte o quando c’è poca luce.

L’attuale tecnologia per immagazzinare l’energia solare non è economicamente sostenibile in quanto l’utilizzo del sole per scindere l’acqua in ossigeno e idrogeno è inefficiente. L’ossidazione dell’acqua fornisce elettroni e protoni necessari per la produzione di idrogeno, e catalizzatori migliori minimizzerebbero l’energia persa durante la conversione dell’ energia da luce solare in combustibile chimico, spiega Stahl.

Oltre ad essere efficienti, i catalizzatori devono essere realizzati con materiali che sono più abbondanti e molto meno costosi del platino o dei composti di terre rare attualmente presenti nei catalizzatori più efficaci.

Secondo Stahl e James Gerken, la scoperta di materiali elettrocatalitici promettenti è ostacolata dagli approcci costosi e laboriosi utilizzati per scoprirli. Per spiegarci meglio, il numero delle composizioni possibili dei catalizzatori supera di gran lunga il numero che può essere verificato con metodi tradizionali.

In termini semplici, la tecnica proposta dai ricercatori funziona utilizzando la luce ultravioletta e una vernice fluorescente per testare potenziali elettrocatalizzatori. Una telecamera cattura immagini da una griglia di catalizzatori candidati , su come la vernice risponde alla formazione di ossigeno durante il processo di elettrolisi. Questo approccio si è rivelato essere un modo altamente efficiente per ordinare i molti composti in parallelo e per identificare i contatti promettenti.

I ricercatori con questo metodo hanno già individuato alcuni metalli che possono essere utilizzati come catalizzatori, che sono poco costosi e che possono fungere da accumulatori di energia solare.