La foglia artificiale per produrre idrogeno dall’aria

Nei giorni scorsi uno studio condotto dall’Ufficio europeo dei brevetti (Epo) e dall’Agenzia internazionale dell’energia (Aie) ha affermato che l’Italia è tra i primi posti in Europa per la transizione verso l’idrogeno. Più nello specifico, a spingere in avanti il nostro paese in questo settore è l’alto numero di brevetti registrati intorno alla produzione di idrogeno da fonti non fossili. Insomma, l’Italia sembra credere fortemente a questa forma di energia. Ma anche gli altri paesi non scherzano: tra le notizie più interessanti in tal senso c’è quella che arriva dalla Svizzera, e più precisamente dall’École Polytechnique Fédérale de Lausanne. Qui è stato infatti messo a punto un innovativo metodo per produrre idrogeno in maniera pulita, a partire dall’aria.

Come si produce l’idrogeno?

Ci sono diversi metodi per produrre idrogeno. Negli ultimi anni aziende ed enti di ricerca sono stati al lavoro per trovare delle tecniche sostenibili, che quindi non prevedano l’utilizzo né di combustibili fossili, né di materiali costosi, tanto da rendere impossibile l’applicazione nel mondo reale. Al giorno d’oggi la maggior parte dell’idrogeno viene prodotta a partire dal metano, con emissioni importanti (si parla in questo caso di idrogeno grigio). C’è poi l’idrogeno blu, che viene prodotto sempre con il metano, ma con la cattura dell’anidride carbonica. E poi c’è lui, l’idrogeno verde, che viene realizzato a partire dall’acqua per mezzo di energie rinnovabili. Questa ultima tecnologia è già disponibile, ma è molto lontana dal poter essere sviluppata su alta scala.

In Svizzera hanno trovato un modo per produrre idrogeno dall’aria

In questo scenario si inserisce in modo molto interessante un lavoro portato avanti in Svizzera, presso il già nominato EPFL. Qui gli ingegneri chimici hanno messo a punto un metodo per produrre idrogeno dall’aria. Il problema di partenza è noto: riuscire a generare dell’idrogeno in modo sostenibile. In questo caso, sfruttando la luce solare, o meglio, trasformando quest’ultima in energia chimica continua. Negli ultimi anni la soluzione migliore tra quelle proposte è stata quella delle celle fotoelettrochimiche, che permettono in linea teorica di replicare il processo di fotosintesi in modo molto più performante. A frenare lo sviluppo di queste tecnologie sono i semiconduttori usati, i quali devono essere immersi in sostanze liquide, complicando di molto il percorso verso la commercializzazione di tali strumenti per la generazione dell’idrogeno.

Ecco che allora si è pensato di sostituire i liquidi con dei gas: nel caso svizzero, semplicemente con dell’aria. Per fare in modo che le celle fotoelettrochimiche siano in grado di sfruttare l’umidità presente nell’aria, è necessario usare degli elettrodi specifici, i quali però normalmente sono realizzati con carbonio o metalli. Questi hanno la pecca di essere opachi, non riuscendo quindi a raccogliere la luce del sole in modo sufficiente.

Per dribblare questo ostacolo, gli ingegneri di EPFL hanno sviluppato uno speciale elettrodotto a diffusione di gas trasparente, capace quindi di facilitare e rendere più efficiente l’esposizione alla luce del sole. Allo stesso tempo, questo elettrodotto è poroso, per riuscire a entrare in contatto più facilmente con l’umidità presente nell’aria. Nel concreto, per realizzare questo elettrodotto sono state usate delle fibre di quarzo, per sviluppare una sorta di foglia di feltro, successivamente rivestita con dell’ossido di stagno.

Responsabile dello studio è Marina Caretti, la quale, oltre a spiegare le difficoltà incontrate nel mettere a punto questo elemento, ha affermato «credo che il nostro approccio aprirà nuovi orizzonti per una varietà di applicazioni, a partire dai substrati di diffusione del gas per la generazione di energia solare».