La produzione di idrogeno verde, ottenuto tramite elettrolisi alimentata esclusivamente da fonti rinnovabili e priva di emissioni di CO₂, ha fatto un significativo passo avanti grazie a una nuova tecnologia sviluppata in Europa. I ricercatori hanno messo a punto un innovativo modulo solare tandem dedicato esclusivamente alla scissione delle molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno, promettendo di rivoluzionare il settore.
Il progetto Neo-PEC e i moduli tandem
Questo nuovo approccio sta attirando molta attenzione perché potrebbe presto superare gli elettrolizzatori tradizionali, oggi i dispositivi più comuni per l’elettrolisi dell’acqua. I ricercatori del progetto Neo-PEC hanno sviluppato una soluzione modulare che sfrutta solo l’energia solare per produrre idrogeno in modo altamente efficiente. Utilizzando celle fotoelettrochimiche, il prototipo di pannello fotovoltaico si distingue dai modelli tradizionali principalmente per il fatto che l’energia solare viene impiegata esclusivamente per il processo di elettrolisi.
Nel dettaglio, il modulo solare tandem integra l’intero processo di scissione dell’acqua all’interno dello stesso dispositivo. Questo processo prevede l’uso di due strati di vetro, che possono essere vetro tradizionale o “float glass”, un tipo di vetro realizzato tramite una tecnica di galleggiamento su metallo fuso. Entrambi i lati del vetro sono rivestiti con materiali semiconduttori che, quando colpiti dalla luce solare, catturano e assorbono diverse lunghezze d’onda. Questa “doppia” alimentazione consente al modulo di avere sufficiente energia per l’elettrolisi, mantenendo l’idrogeno e l’ossigeno separati; il lato catodico rilascia idrogeno (H₂) e il lato anodico ossigeno (O).
Il progetto, avviato tre anni fa, ha visto un impegno considerevole nella selezione e nello studio di materiali semiconduttori ad alta purezza. Il Dr. Arno Görne dell’Istituto Fraunhofer per le tecnologie ceramiche e Sistemi IKTS ha spiegato che la tecnologia prevede l’applicazione di strati semiconduttori spessi solo pochi nanometri sul vetro, migliorando notevolmente le performance del reattore.
In pratica, la cella tandem, con una superficie di mezzo metro quadrato, può scindere e mantenere separati idrogeno e ossigeno in modo sicuro ed efficiente. Secondo i ricercatori di Francoforte, con una superficie di 100 metri quadrati, è possibile produrre oltre 30 kg di idrogeno verde per modulo, sfruttando la media di irraggiamento solare europea.
L’idrogeno verde per un’Europa più pulita
Tuttavia, esistono limiti nella dimensione delle celle tandem. Gorne ha spiegato che aumentando la superficie, cresce la resistenza, il che influisce negativamente sul sistema. Per ora, il formato esistente è stato trovato ottimale: stabile, robusto e significativamente più grande di soluzioni comparabili. Questo sviluppo rappresenta un passo avanti importante nella produzione di idrogeno verde e potrebbe cambiare il modo in cui generiamo energia sostenibile in futuro.