Puoi immagazzinare l'energia solare nella ruggine e nell'acqua?

E se potessi far funzionare un'auto solo con i ritagli di giardino e le bibite dietetiche scadute?

E se potessi catturare l'energia del sole nella ruggine e poi convertirla in idrogeno?

Man mano che il petrolio diventa più costoso e gli aspetti ambientali dei processi minerari come il fracking vengono messi in discussione, la corsa per trovare energia pulita e poco costosa è aperta. A volte il brainstorming energetico diventa un po' folle (come quella prima idea, che dovresti sentirti libero di provare). Quest'ultima idea, tuttavia, non è il pensiero stordito di uno scienziato pazzo. In realtà è il processo molto razionale di alcuni scienziati estremamente intelligenti e decisamente sani di mente. Meglio ancora, lo hanno fatto a buon mercato.

L'idea di creare idrogeno dall'energia solare esiste da tempo. Gli scienziati dell'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) in Svizzera hanno originariamente trovato un modo per produrre idrogeno dalla sola acqua negli anni '90. Anche se suona come rompere le molecole d'acqua e trasformarle in idrogeno e ossigeno sarebbe un pasticcio di gergo scientifico, in realtà è abbastanza facile da capire. In sostanza, si tratta solo di utilizzare un semiconduttore che crea la reazione per generare ossigeno e una cella solare che quindi libera l'idrogeno. E, naturalmente, non possiamo dimenticare gli elettroni più importanti. O la luce. (Non preoccuparti, ne parleremo meglio nella prossima pagina.)

Come abbiamo detto, il contingente svizzero aveva già gestito con successo questo processo due decenni fa. Ma nel 2012 si sono dati la sfida di farlo senza apparecchiature estremamente costose. Quanto è costoso? Un team statunitense è riuscito a realizzare un prodotto simile che ha prodotto un'efficienza del 12,4%, un numero importante, poiché significa che sono stati in grado di convertire il 12,4% della luce solare in idrogeno. Sfortunatamente, il prodotto si è tradotto in un costo di superficie di $ 10.000 per 10 centimetri quadrati [fonte: Pousaz ]. Prezzi al consumo non esattamente competitivi.

Allora perché nel mondo gli scienziati predicono ottimisticamente di poter creare un prototipo di efficienza del 10 percento al costo di $ 80 per metro quadrato [fonte: Pousaz ]?

Quindi, ora che abbiamo determinato che, sì, possiamo immagazzinare l'energia solare nella ruggine e nell'acqua, dovremmo probabilmente fare un po' di backup e spiegare di più su come gli scienziati svizzeri lo hanno effettivamente realizzato.

Come dicevamo, il dispositivo contiene un semiconduttore a ossido e una cella solare sensibilizzata con coloranti . L' evoluzione dell'ossigeno (il processo per ottenere ossigeno molecolare da una reazione chimica) avviene sul fotoanodo della ruggine (dove scorre la corrente) e l' evoluzione dell'idrogeno avviene sul lato del catodo del dispositivo (dove la corrente esce). Quando si verificano queste reazioni, gli elettroni vengono intrappolati nella cella sensibilizzata al colorante dove creano una carica e l'idrogeno può essere estratto dall'acqua. E voilà, l'energia è immagazzinata.

Ma come abbiamo detto, il prezzo, non il processo, ha rappresentato a lungo la sfida più grande. Invece di utilizzare un semiconduttore di fantasia (che avvia l'evoluzione dell'ossigeno), il team ha optato per ruggine economica e facile da trovare. Sfortunatamente, la ruggine è anche un semiconduttore piuttosto terribile. I ricercatori dell'Israel Institute of Technology (Technion) stanno anche tentando di risolvere questo problema, creando uno strato ultrasottile di ruggine in una cella solare che combina silicio semiconduttore più efficiente [fonte: Focus ]. Allo stesso modo, la ruggine utilizzata dai ricercatori EPFL è in realtà ossido di ferro di design, con aggiunta di ossido di silicio, quindi verniciato con uno strato di alluminio e ossido di cobalto che migliorano le prestazioni di reazione.

Ciò significa che gli scienziati hanno trovato un modo per produrre elettricità e idrogeno che possono essere immagazzinati per l'uso in qualsiasi momento, non solo quando splende il sole.

Abbastanza bello, eh? Rifletti su questo mentre stai falciando il prato e bevendo bibite dietetiche.

Produzione di idrogeno nel palmo della tua mano

Curiosità fotoelettrochimica stuzzicata? Puoi dare un'occhiata a questo breve video della gente dell'EPFL.

Nota dell'autore: puoi immagazzinare l'energia solare nella ruggine e nell'acqua?

È piuttosto eccitante pensare che la scienza dell'uso dell'energia solare - che è sempre stata etichettata come l'energia del futuro pulito - stia effettivamente facendo passi da gigante. E mentre avere un quadro generale dell'efficienza è una cosa, un'altra è che gli scienziati si dedichino alla realizzazione di una versione economica che i consumatori possano effettivamente utilizzare. Forse l'idea prenderà piede e finalmente potrò prendere quell'auto che funziona con bibite dietetiche scadute.

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