Il dispositivo di distillazione solare ed elettrolisi produce 200 ml/ora di idrogeno direttamente dall'acqua di mare: entro 15 anni potrebbe ridurre il costo di produzione a 1 dollaro/kg.
Un prototipo di dispositivo di 10x10 centimetri che produce idrogeno verde privo di carbonio tramite elettrolisi solare dell'acqua di mare, con acqua potabile come sottoprodotto: a costruirlo un team guidato dalla Cornell University, negli Stati Uniti.
Il dispositivo ibrido di distillazione solare ed elettrolisi dell'acqua (HSD-WE), si legge in una nota dell'ateneo, produce attualmente 200 millilitri di idrogeno all'ora con un'efficienza energetica del 12,6% direttamente dall'acqua di mare, sotto la luce solare naturale: i ricercatori stimano che entro 15 anni la tecnologia potrebbe ridurre il costo di produzione dell'idrogeno verde a 1 dollaro al chilogrammo, un passo fondamentale per raggiungere l'obiettivo di zero emissioni nette entro il 2050.
"Acqua ed energia sono entrambe fondamentali per la nostra vita quotidiana, ma in genere, se si vuole produrre più energia, bisogna consumare più acqua. D'altra parte, abbiamo bisogno di acqua potabile, perché due terzi della popolazione mondiale soffrono di scarsità d'acqua. Quindi c'è un collo di bottiglia nella produzione di idrogeno verde, e questo si riflette sui costi. Ecco perché abbiamo ideato questa tecnologia. L'acqua solare e quella marina sono risorse praticamente infinite e anche gratuite", ha affermato Lenan Zhang, professore associato presso la Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering della Cornell University.
Collaborando con ricercatori del MIT, della Johns Hopkins University e della Michigan State University, continua la nota, il team di Zhang ha ideato un prototipo di dispositivo che sfrutta uno degli svantaggi del fotovoltaico, ovvero la sua efficienza relativamente bassa: la maggior parte delle celle fotovoltaiche può convertire solo circa il 30% dell'energia solare in elettricità, mentre il resto si dissipa sotto forma di calore di scarto, ma il dispositivo del team è in grado di sfruttare gran parte di questo calore di scarto e di utilizzarlo per riscaldare l'acqua di mare fino a farla evaporare.
Affinché avvenga l'evaporazione termica interfacciale, si legge, è presente un componente cruciale, chiamato stoppino capillare, che intrappola l'acqua in una pellicola sottile a diretto contatto con il pannello solare: in questo modo, è necessario riscaldare solo la pellicola sottile, anziché un grande volume d'acqua, e l'efficienza di evaporazione aumenta a oltre il 90%. Una volta evaporata l'acqua di mare, spiega la nota, il sale rimane e il vapore desalinizzato si condensa in acqua pulita, che passa attraverso un elettrolizzatore che scinde le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno.
"Vogliamo evitare le emissioni di carbonio, evitare l'inquinamento. Ma nel frattempo, ci preoccupiamo anche dei costi, perché più bassi sono i costi, maggiore è il potenziale di mercato per un'adozione su larga scala. Riteniamo che ci sia un enorme potenziale per l'installazione futura", ha aggiunto Zhang.
