Efficienza delle celle fotoelettrochimiche incrementata grazie a pressioni aumentate

RomeUno studio ha rivelato che le celle fotoelettrochimiche, utilizzate per scindere l'acqua e produrre idrogeno, funzionano molto meglio a pressioni più elevate. Queste celle impiegano fotoelettrodi speciali per convertire la luce solare in elettricità, necessaria per questo processo. I ricercatori dell'HZB hanno scoperto che operando queste celle a pressioni più alte si può ridurre notevolmente lo spreco di energia.

Lo studio ha rivelato che aumentare la pressione da 1 a 8 bar dimezza le perdite energetiche totali, riduce le perdite ottiche causate dalla formazione di bolle e diminuisce il trasferimento di ossigeno all'elettrodo secondario. La massima efficienza è ottenuta con pressioni comprese tra i 6 e 8 bar.

Aumentare la pressione a 8 bar ha portato a un incremento dell'efficienza del 5-10 percento. Questo miglioramento deriva principalmente dalla formazione di meno bolle sugli elettrodi, riducendo così la dispersione della luce e bloccando meno l'elettrolita. In questo modo i fotoelettrodi ricevono più luce e rimangono meglio a contatto con l'elettrolita, mantenendo alta l'efficienza.

Le celle PEC hanno raggiunto un'efficienza fino al 19 percento, ma a questo punto la formazione di bolle diventa problematica. Lo studio ha rilevato che l'uso di pressioni più elevate aiuta a ridurre le dimensioni delle bolle. Ciò mantiene alta l'efficienza e rende il processo di produzione di idrogeno più efficace e stabile.

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Il team di ricerca ha ideato un modello per testare varie condizioni e fattori al fine di determinare cosa influisce maggiormente sull'efficienza. Hanno scoperto che aumentare la pressione oltre gli 8 bar non apporta benefici significativi. Pertanto, suggeriscono di mantenere la pressione tra 6 e 8 bar per ottenere i migliori risultati.

Questa nuova comprensione può essere applicata ad altri sistemi elettrochimici e fotocatalitici, rendendo questi dispositivi più efficienti. In questo modo, l'idrogeno verde diventerebbe un'opzione più pratica, richiedendo meno energia per produrre la stessa quantità di idrogeno, riducendo così i costi e l'impatto ambientale. Inoltre, potrebbe accelerare l'adozione delle tecnologie dell'idrogeno verde nel mercato.

Questa ricerca dimostra che le celle PEC possono essere scalate per un uso industriale. Applicando i risultati a sistemi più grandi, le aziende possono produrre idrogeno in modo più efficiente e a costi inferiori. Questo facilita il passaggio verso fonti di energia sostenibile. In sintesi, questa ricerca rappresenta un passo importante per rendere l'idrogeno verde una fonte di energia comune. Ciò avvantaggia non solo il settore energetico, ma offre anche una risorsa pulita e rinnovabile per vari utilizzi.