Fotovoltaico, i nuovi fogli ibridi fototermici-fotocatalizzatori per la scissione completa dell’acqua

Innovazione nel fotovoltaico: un nuovo studio pubblicato su Nature approfondisce il potenziale dei fogli ibridi fototermici-fotocatalizzatori per la scissione completa dell’acqua.

I fogli ibridi sono alimentati dall’energia solare e accoppiati alla purificazione dell’acqua e rappresentano una promettente soluzione nell’ambito della gestione sostenibile delle risorse idriche.

I dispositivi di conversione fototermica che sfruttano il fotovoltaico

L’uso della luce solare come fonte di energia verde alternativa si concretizza attraverso dispositivi di conversione fototermica come i generatori di vapore solare. Questi generatori, sfruttando la vasta gamma dello spettro solare, trasformano l’energia solare in calore, riscaldando l’acqua nell’interfaccia liquido-vapore.

Tale approccio si presenta come un’alternativa economicamente vantaggiosa rispetto ad altre tecnologie di desalinizzazione e purificazione dell’acqua.

I materiali a base di carbonio, noti per il loro costo contenuto e la facilità di fabbricazione e assorbimento su ampio spettro solare, spesso fungono da efficienti assorbitori solari.

Al contrario, i sistemi fotocatalitici tradizionali per la scissione dell’acqua sono limitati all’utilizzo di fotoni ad alta energia, trascurando gran parte dello spettro solare, specialmente nelle regioni visibili e nell’infrarosso a lunghezza d’onda.

L’integrazione sinergica di queste due tecnologie, tramite fogli ibridi fototermici-fotocatalizzatori, si prospetta come una strategia efficace per sfruttare appieno il potenziale energetico dell’intero spettro solare.

Fotovoltaico: un unico dispositivo per la produzione di idrogeno da vapore acqueo

Nello studio vengono affrontate le principali sfide esistenti nei sistemi di combustibile solare integrando due tecnologie solari complementari: un dispositivo fotocatalitico per la produzione di idrogeno da vapore acqueo e un generatore di vapore solare per la produzione di acqua pulita.

Il risultato è un foglio galleggiante ibrido fototermico-fotocatalizzatore e la luce infrarossa visibile per il generatore di vapore solare. Questo approccio consente l’evaporazione dell’acqua, fornendo vapore acqueo all’interfaccia del fotocatalizzatore per generare idrogeno e ossigeno, senza l’uso di reagenti sacrificali. Il vapore acqueo residuo viene, quindi, condensato e raccolto come prodotto finale.

L’innovativo design, che separa fisicamente il fotocatalizzatore della soluzione sottostante, migliora la stabilità complessiva e l’inerzia del sistema.

Questa proposta, basata sul concetto di fototermo-fotocatalisi, rappresenta un significativo avanzamento, offrendo un’opzione sostenibile per la produzione di energia verde e acqua pulita in regioni colpite da carenza di risorse idriche e territoriali.