Università di Trento, nuova scoperta per produrre idrogeno pulito
L’Università di Trento sviluppa un metodo innovativo per produrre idrogeno sostenibile attraverso la fotoelettrochimica.
Produrre idrogeno verde senza bruciare idrocarburi o fonti non rinnovabili è possibile grazie alla fotoelettrochimica, un processo noto come fotosintesi artificiale. Questo metodo, che sfrutta solo la luce solare e l’acqua come elettrolita, è stato studiato dal Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento. L’innovazione chiave del progetto risiede nell’uso di fotocatalizzatori a base di materiali bidimensionali, in particolare il nitruro di carbonio grafitico (g-C3N4), che si è dimostrato più efficace se utilizzato in un singolo strato atomico.
I risultati, pubblicati sulla rivista Carbon, potrebbero rivoluzionare la produzione di idrogeno sostenibile. Attualmente, la maggior parte dell’idrogeno viene prodotto tramite “steam reforming”, un processo che utilizza combustibili fossili e non è pienamente ecologico. Il progetto trentino, invece, si concentra sulla produzione di idrogeno mediante celle fotoelettrochimiche, evitando così l’impiego di idrocarburi.
“Il composto grafitico a base di nitruro di carbonio grafitico è stato individuato come possibile fotocatalizzatore. A contatto con l’acqua, assorbe la luce solare visibile e la trasforma in energia chimica, permettendo il movimento degli elettroni”, spiega Francesca Martini, autrice principale dello studio. “Prima della nostra ricerca, si sapeva poco di questi meccanismi. Studiando le particelle eccitoni nel nitruro di carbonio, abbiamo scoperto che si muovono con una velocità molto bassa grazie a un moto combinato con le vibrazioni atomiche”.
Un risultato che ha sorpreso gli studiosi, come evidenzia Matteo Calandra, coordinatore dello studio: “Nel nitruro di carbonio, gli elettroni non si muovono più velocemente degli atomi, ma avanzano in modo coordinato, finché non incontrano uno ione idrogeno. A quel punto, l’atomo lascia passare l’elettrone che si lega allo ione idrogeno, come un padre che accompagna la figlia all’altare”.
Il team dell’Università di Trento proseguirà la ricerca con simulazioni numeriche su un database di oltre cinquemila materiali per identificare catalizzatori più efficienti. “Ci auguriamo che queste ricerche conducano a un’innovazione significativa nella produzione di idrogeno da celle fotoelettrolitiche. Grazie a questa metodologia, possiamo selezionare materiali più performanti e accelerare il progresso nell’idrogeno verde”, conclude Pietro Nicolò Brangi, coautore dello studio.
Questo progetto, parte del programma H2@Tn sostenuto dalla Provincia di Trento, vede la collaborazione tra l’Università di Trento e la Fondazione Bruno Kessler ed è finanziato dall’Unione Europea tramite i fondi Next Generation EU.
