Siamo a una svolta riguardo l’utilizzo dell’energia pulita? Secondo alcune stime, la quantità di energia solare che raggiunge la superficie terrestre in un anno è maggiore della somma di tutta l’energia che potremmo mai produrre utilizzando risorse non rinnovabili. La tecnologia necessaria per la conversione della luce solare in elettricità si è sviluppata molto velocemente, ma le imperfezioni circa l’immagazzinamento e la distribuzione di tale energia sono rimaste un problema importante, rendendo così l’energia solare impraticabile su larga scala.
Energia pulita: la svolta dalla California
Una svolta, tuttavia, l’hanno proposta i ricercatori del College e della Graduate School of Arts & Sciences dell’UVA, del California Institute of Technology e dell’Argonne National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, del Lawrence Berkeley National Laboratory e del Brookhaven National Laboratory. Le nuove scoperte da parte dei ricercatori potrebbero eliminare un ostacolo critico dal processo, un scoperta che rappresenta un passo da gigante verso un futuro di energia pulita.
L’utilizzo dell’elettricità solare
Un modo per sfruttare l’energia solare è l’uso dell’elettricità solare volta a dividere le molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno. L’idrogeno prodotto dal processo viene immagazzinato come combustibile, in una forma che può essere trasferito da un luogo all’altro e utilizzato per generare energia a comando. Per dividere le molecole d’acqua nelle loro parti componenti, è d’uopo servirsi di un catalizzatore, ma i materiali catalitici attualmente usati nel processo, noti anche come reazione di evoluzione dell’ossigeno, non sono abbastanza efficienti da rendere pratico il processo.
Utilizzando una strategia chimica innovativa sviluppata presso UVA, tuttavia, un team di ricercatori guidati dai professori di chimica Sen Zhang e T. Brent Gunnoe hanno prodotto una nuova forma di catalizzatore tramite l’uso di titanio e cobalto. La fortuna è che questi elementi sono presenti in maniera più abbondante in natura rispetto ad altri materiali catalitici comunemente usati contenenti metalli preziosi come il rutenio e l’iridio.
Le dichiarazioni del professor Zhang
Sen Zhang ha dichiarato riguardo i nuovi passi in avanti svolti recentemente: “Il nuovo processo prevede la creazione di siti catalitici attivi a livello atomico sulla superficie dei nanocristalli di ossido di titanio, una tecnica che produce un materiale catalitico durevole e che è migliore nell’innescare la reazione di evoluzione dell’ossigeno” e poi ancora: “Nuovi approcci per catalizzatori di reazione all’evoluzione dell’ossigeno efficienti e una migliore comprensione fondamentale di essi sono fondamentali per consentire una possibile transizione verso un uso su scala di energia solare rinnovabile. Questo lavoro è un perfetto esempio di come ottimizzare l’efficienza del catalizzatore per la tecnologia dell’energia pulita regolando i nanomateriali su scala atomica”.
La parola al professor Gunnoe
T. Brent Gunnoe ha affermato sempre riguardo a tale argomento: “Questa innovazione, incentrata sui risultati del laboratorio Zhang, rappresenta un nuovo metodo per migliorare e comprendere i materiali catalitici con uno sforzo risultante che prevede l’integrazione di sintesi di materiali avanzati, caratterizzazione a livello atomico e teoria della meccanica quantistica” e inoltre: “Diversi anni fa, UVA è entrata a far parte del consorzio MAXNET Energy, composto da otto istituti Max Planck (Germania), UVA e Cardiff University (Regno Unito), che hanno riunito sforzi di collaborazione internazionale incentrati sull’ossidazione elettrocatalitica dell’acqua. MAXNET Energy è stato il seme per gli attuali sforzi congiunti tra il mio gruppo e il laboratorio Zhang, che è stata e continua ad essere una collaborazione fruttuosa e produttiva”.
William A. Goddard III: “Svilupppate nuove tecniche sulla meccanica quantistica”
William A. Goddard III, docente di chimica, scienza dei materiali e fisica applicata, è una delle figure più importanti del progetto. Egli ha dichiarato: “Abbiamo sviluppato nuove tecniche di meccanica quantistica per comprendere il meccanismo di reazione dell’evoluzione dell’ossigeno per più di cinque anni, ma in tutti gli studi precedenti non potevamo essere sicuri dell’esatta struttura del catalizzatore. Il catalizzatore di Zhang ha una struttura atomica ben definita … Ciò fornisce la prima forte convalida sperimentale dei nostri nuovi metodi teorici, che ora possiamo utilizzare per prevedere catalizzatori ancora migliori che possono essere sintetizzati e testati”.
FONTI
Chemical Research Breakthrough Could Transform Clean Energy Technology
