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giovedì 8 marzo 2012

Nano-alberi usano l’energia del sole per produrre idrogeno dall’acqua

DAL BLOG LO SPIRITO DEL TEMPO

Traduzione a cura di Daniel Iversen
Electronic microscopic image of a nanoforest, or "3D branched nanowire array." Green tint added for contrast. Image Credit: (Credit: Wang Research Group, UC San Diego Jacobs School of Engineering)
Università della California, San Diego. Ingegneri elettronici stanno costruendo una foresta di piccolissimi alberi nanowire al fine di catturare l’energia del sole in maniera pulita senza usare combusibili fossili per destinarla alla produzione di idrogeno.

 

Come segnalato nella rivista Nanoscale, il team ha spiegato che i nanowires, fatti con materiali naturali abbondanti come silicio e ossido di zinco, offrono anche una via economica per fornire l’idrogeno combustibile ad una massa di persone più grande.
“E’ un modo pulito per generare del carburante pulito”, dice Deli Wang, professore presso il Dipartimento di ingegneria informatica ed elettronica al UC San Diego School of Engineering.
La struttura verticale e i rami di questi alberi sono le principali chiavi per catturare la massima quantità di energia solare, secondo Wang, ciò perchè questo tipo di struttura cattura e assorbe la luce al contrario delle superfici piane, che la riflettono semplicemente, dice Wang, aggiungedo che ciò è simile alle cellule fotorecettrici della retina nell’occhio umano. Osservando le immagini della Terra fatte dallo spazio si nota che la luce viene riflessa da superfici piane, come oceani o deserti, mentre le foreste appaiono più scure.
Il team di Wang ha imitato questa struttura nella loro “matrice 3D ramificata e nanowire”, che utilizza un processo chiamato idrolisi foto-elettrochimica per produrre il gas idrogeno. L’idrolisi si riferisce al processo di scissione dell’acqua in molecole di ossigeno e idrogeno per estrarre quest’ultimo da utilizzare poi come combustibile.
Il processo utilizza energia pulita, senza sottoprodotti di gas serra. In confronto, il sistema convenzionale di produzione dell’idrogeno su basa su elettricità ottenuta da combustibili fossili.
“L’idrogeno è considerato pulito rispetto ai combustibili fossili perchè non vi è nessuna emissione di carbonio, ma quello attualmente utilizzato non viene affatto generato in maniera pulita” ha detto Ke Sun, studente dottorando in ingegneria elettronica che ha guidato il progetto.
Con la raccolta di una maggiore quantità di luce solare usando la struttura verticale dei nano-alberi, il team di Wang ha sviluppato un modo per produrre idrogeno in maniera più efficiente rispetto alle controparti planari.
Wang è inoltre affiliato con il California Institute of Techology e con il Material Science and Engineering Program al UC San Diego.
La struttura a fronda verticale ottimizza anche l’uscita del gas idrogeno, ha detto Dom Ad, come ad esempio, sull’ampia superficie piana di una pentola d’acqua che bolle, le bolle devono allargarsi per arrivare in superficie. Nella struttura dei nano-alberi, bolle di gas piccolissime possono venire estratte molto più velocemente. “Inoltre, con questa struttura, abbiamo migliorato di almeno 400,000 volte l’area di superficie per le reazioni chimiche” ha detto Sun.
Nel lungo periodo ciò a cui punta la squadra di Wang è ancora più grande: la fotosintesi artificiale. In questo processo le piante, dal momento in cui assorbono la luce del sole, raccolgono anche l’anidride carbonica (CO2) e l’acqua dall’atmosfera per creare carboidrati destinati alla propria crescita. Il team di Wang spera di imitare questo processo per catturare anche la CO2 dall’atmosfera, riducendo le emissioni di carbonio, e convertirlo in combustibile idrocarburico.
“Stiamo cercando di imitare quello che fa la pianta per convertire la luce del sole in energia” ha spiegato Sun. “Speriamo che in un futuro prossimo la nostra struttura a “nano-albero” potrà eventualmente fare parte di un dispositivo efficiente che funziona come un vero albero per la fotosintesi”
La squadra sta anche studiando delle alternative all’ossido di zinco, che assorbe la luce ultravioletta del sole, ma però ha problemi di stabilità che influenzano la durata di utilizzo della struttura a nano-albero.
Fonte: Sciencedaily

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