Un combustibile solare è una materia o sostanza capace di rilasciare energia termica per combustione appunto. Attraverso l’energia solare, questa materia viene trasformata in energia chimica che a sua volta produce idrogeno, diossido di carbonio e altri composti organici che sono i carburanti solari. Questi combustibili fanno parte delle energie rinnovabili e potrebbero essere utilizzate al posto del petrolio, del carbone e di altri materiali fossili.
Secondo gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e Caltech, il rame che una volta era legato all’ossigeno è più adatto nel convertire l’anidride carbonica in un combustibile rinnovabile rispetto al rame che non è mai stato legato all’ossigeno.
Lo studio, pubblicato su ACS Catalysis, si basa sull’intuizione degli scienziati di eseguire la spettroscopia a raggi X su prototipi funzionanti di generatori di combustibile solare per dimostrare che i catalizzatori realizzati con ossido di rame sono superiori ai catalizzatori di origine puramente metallica quando si tratta di produrre etilene, un due-carbonio con una vasta gamma di applicazioni industriali, anche dopo che nel catalizzatore non sono rimasti atomi di ossigeno rilevabili.
“Molti ricercatori hanno dimostrato che i catalizzatori di rame derivati dall’ossido sono migliori nel produrre prodotti a base di CO2, tuttavia, si discute sul perché ciò accada“, ha affermato Walter Drisdell, chimico del Berkeley Lab e membro del Centro comune per la fotosintesi artificiale (JCAP), a capo della ricerca. La missione di JCAP è di sviluppare tecnologie efficienti a energia solare in grado di convertire la CO2 atmosferica in carburanti alternativi a base di petrolio.
Lo scienziato ha spiegato che in condizioni operative per la generazione di combustibile, che comporta prima la conversione della CO2 in monossido di carbonio e quindi la costruzione di catene di idrocarburi, l’ossigeno legato al rame viene naturalmente esaurito nel catalizzatore. Tuttavia, alcuni ricercatori ritengono che nella struttura metallica rimangano piccole quantità di ossigeno e che questa sia la fonte della maggiore efficienza.
Per risolvere il dibattito, il team ha portato un sistema di gascromatografia (GC) sulla linea di luce a raggi X in modo da poter rilevare la produzione di etilene in tempo reale: “I nostri collaboratori di Caltech hanno guidato il GC fino a Pasadena e lo hanno installato presso la struttura a raggi X di Palo Alto”, ha dichiarato Soo Hong Lee, ricercatore post-dottorato presso il Berkeley Lab e co-autore principale dello studio: “Con esso, abbiamo dimostrato che non esiste alcuna correlazione tra la quantità di ossigeno (“ossido“) nel catalizzatore e la quantità di etilene prodotta. Quindi, pensiamo che i catalizzatori derivati dall’ossido siano buoni, non perché hanno ossigeno rimanente mentre riducono il monossido di carbonio, ma poiché il processo di rimozione dell’ossigeno crea una struttura metallica di rame che è migliore nella formazione dell’etilene”.
Annuncio pubblicitario
Interessato all'Intelligenza Artificiale?
Prova a leggere su Amazon Unlimited la nostra guida su come installarne una in locale e come ricavarne il massimo.
Una Intelligenza Artificiale locale ti permette di usufruire di tutti i vantaggi derivanti dall'uso dell'IA ma senza dover pagare costosi abbonamenti.
Leggi la guida su Amazon
Il team di ricercatori ha inoltre dimostrato che sebbene l’efficienza dei catalizzatori derivati dall’ossido diminuisca nel tempo, può essere “riattivata” regolarmente aggiungendo e rimuovendo nuovamente l’ossigeno durante un semplice processo di manutenzione.
Il loro prossimo passo è progettare una cella generatrice di combustibile in grado di funzionare con strumenti di diffusione a raggi X, consentendo loro di mappare direttamente la struttura mutevole del catalizzatore mentre converte il monossido di carbonio in etilene.
Il team di ricerca comprendeva anche Ian Sullivan e Chengxiang Xiang presso Caltech, e David Larson, Guiji Liu e Francesca Toma presso Berkeley Lab. Questo lavoro è stato supportato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) Office of Science. JCAP è un centro di innovazione energetica DOE.
