Idrogeno verde, la produzione è influenzata dalle molecole d'acqua

L'efficienza della produzione di idrogeno verde è influenzata dai legami tra le molecole d’acqua che vengono scisse in idrogeno e ossigeno grazie alla luce solare : lo dimostra lo studio pubblicato su Journal of the American Chemical Society dall’Istituto per i processi chimico-fisici del Consiglio nazionale delle ricerche di Messina (Cnr-Ipcf), in collaborazione con l’Università di Messina e l’Università di Zurigo.

La capacità di produrre idrogeno in modo ecosostenibile dipende strettamente dalle proprietà del fotocatalizzatore , ovvero del materiale semiconduttore (come l’ossido di titanio) che viene esposto alla luce solare per attivare la reazione chimica di scissione dell'acqua . Quando il semiconduttore è colpito dalla luce, genera cariche elettriche che dividono le molecole d'acqua in ossigeno e idrogeno.

“Le ricerche precedenti nel campo della fotocatalisi si sono concentrate esclusivamente sulle proprietà chimico-fisiche del semiconduttore, con l'obiettivo di sviluppare fotocatalizzatori stabili, economici ed efficienti per la produzione di idrogeno", osserva Giuseppe Cassone, ricercatore del Cnr-Ipcf. "Tradizionalmente, l'acqua è sempre stata vista come un semplice ambiente passivo in cui avviene la reazione chimica, senza un ruolo attivo nella produzione dell'idrogeno”. La realtà, però, è diversa da quanto ipotizzato finora.

Il nuovo studio , infatti, dimostra che l'organizzazione delle molecole d'acqua a livello sub-microscopico gioca un ruolo cruciale . Utilizzando tecniche sperimentali e simulazioni avanzate su supercomputer , si è scoperto che l'efficienza della produzione di idrogeno non dipende solo dalle caratteristiche del semiconduttore, ma anche dalla disposizione delle molecole d'acqua nei primi strati adiacenti alla sua superficie .

“Questo è un risultato innovativo - osserva Rosaria Verduci dell’Università di Messina - perché per la prima volta si mette in luce l'importanza cruciale dell'acqua stessa nel processo, aprendo nuove strade per migliorare l'efficienza della produzione di idrogeno verde".