I pannelli fotovoltaici al carbonio che sfruttano gli infrarossi

dal sito: www.greenstyle.it

Tra le numerose tecnologie che si stanno sperimentando nel campo dell’energia fotovoltaica per aumentare l’efficienza dei pannelli solari (attualmente ferma intorno al 15% per i modelli commerciali) c’è anche quella che prevede l’uso del carbonio al posto del silicio. Alcuni scienziati americani del MIT, ad esempio, hanno pubblicato uno studio su Advanced Materials in cui fanno il punto sulle possibilità del carbonio di aumentare l’efficienza fotovoltaica delle celle.
Grazie all’adozione di nanotubi di carbonio, in particolare, è possibile captare parte dello spettro solare che sfugge normalmente alle normali celle fotovoltaiche in silicio. Si tratta delle frequenze vicine all’infrarosso, che l’occhio umano non vede e che i normali pannelli si limitano a riflettere.
Frequenze, però, che rappresentano una buona parte dello spettro (circa il 40% del totale) e che, anche se sfruttate con bassa efficienza, possono aggiungere potenza alle celle fotovoltaiche. Al momento gli scienziati del MIT riescono a convertire in energia solo lo 0,1% della luce vicina all’infrarosso, ma stanno già sperimentando tecniche produttive utili ad aumentare questa percentuale.

Tra l’altro i nanotubi di carbonio risultano trasparenti alle restanti frequenze dello spettro solare. In tal modo è possibile aggiungere uno strato in carbonio a una cella fotovoltaica tradizionale e sfruttare una quantità di luce superiore per produrre energia rinnovabile.

La prima foglia artificiale a basso costo

dal sito: lescienze.it

 

Il dispositivo, imitando in parte il processo di fotosintesi, consente di produrre idrogeno senza ricorrere a catalizzatori rari e costosi come il platino, ma con composti di nichel, molibdeno e zinco (red)

La ricerca di dispositivi che imitino in modo efficiente il processo di fotosintesi, progettando "foglie" artificiali che usano la radiazione solare per scindere le molecole di acqua, producendo idrogeno da usare per combustibili e riscaldamento, ha una storia lunga un secolo.

Ne parlò per primo il chimico italiano Giacomo Luigi Ciamician, che in un articolo del 1912 espose il problema  di “fissare l'energia solare attraverso opportune reazioni fotochimiche con nuovi composti che controllino i processi fotochimici che finora sono stati il segreto custodito delle piante”.

Ed è proprio dalle osservazioni di Ciamician che è partito per le sue ricerche Daniel G. Nocera, docente di chimica al Massachusetts Institute of Technology, da anni impegnato in questo genere di studi, il quale pubblica adesso sulla rivista ACS Chemical Research la descrizione dettagliata dello sviluppo della prima foglia artificiale dotata, a suo avviso, di un possibile interesse pratico.

Dispositivi in grado di realizzare una fotosintesi artificiale sono infatti già stati realizzati, ma la loro fabbricazione richiede il ricorso a catalizzatori a base di platino e altri ossidi di metalli nobili e a processi di produzione che ne rendono i costi proibitivi.

Nocera è riuscito a realizzare un collettore solare a sandwich costituito da due film che generano ossigeno e gas idrogeno. Nel primo, il catalizzatore di platino che produce gas idrogeno - che può essere convogliato in celle a combustibile per generare elettricità - è sostituito da un composto molto meno costoso di nichel-molibdeno-zinco. Sull'altro lato della “foglia” è invece una pellicola di cobalto a permettere la liberazione dell’ossigeno.

L’autore osserva che tutti i materiali impiegati nel nuovo progetto sono molto più abbondanti ed economici dei precedenti, e conclude: “Costruendo un semplice dispositivo indipendente composto di materiali abbondanti sulla Terra, la foglia artificiale fornisce un mezzo per realizzare un sistema di trasformazione da solare a carburante economico e altamente distribuito, che impiega sistemi ingegneristici e di fabbricazione a basso costo. Attraverso questo tipo di sistema, l’energia solare può diventare una fonte di energia vitale per i paesi più poveri.”