Idrogeno verde: grande passo avanti grazie a Rice University

La Rice University, università privata con sede a Houston in Texas, ha pubblicato un nuovo studio legato a un dispositivo che può cambiare il mercato dell’idrogeno verde. Si tratta del primo apparato pensato per trasformare direttamente l’energia solare in idrogeno, senza passare per step intermedi, ottenendo un’efficienza record del 20.8%. Significa che, per ogni 100 kW di energia assorbita da questo dispositivo, è in grado di produrre idrogeno verde per 20.8 kW. Il livello di efficienza è nettamente superiore a quello delle tecnologie attuali e potrebbe cambiare del tutto le dinamiche del mercato.

Con idrogeno verde si intende idrogeno prodotto a partire da fonti di energia rinnovabile. Normalmente il processo di produzione prevede che l’energia rinnovabile sia prodotta tramite sistemi idroelettrici, fotovoltaici o eolici, per poi fornire la corrente a un elettrolizzatore. L’elettrolizzatore poi separa l’idrogeno dell’acqua dalla componente di ossigeno, producendo come risultato un idrogeno completamente a impatto zero e utilizzabile come combustibile in vari processi industriali.

Il problema di questo processo è che è poco efficiente, per cui i costi per la produzione di idrogeno verde sono elevati e poco competitivi con altre forme di combustibile. La nuova scoperta dei ricercatori di Rice University, però, potrebbe cambiare gli equilibri di questo processo.

Da energia solare direttamente a idrogeno verde

Il macchinario inventato dalla Rice University ha un grande obiettivo: performare la conversione dell’energia solare in idrogeno verde con un solo dispositivo, efficientando il risultato. E a quanto pare, considerando che l’efficienza è quasi pari a quella dei migliori pannelli fotovoltaici in circolazione, i ricercatori sono già estremamente vicini a ottenere questo risultato. Attualmente i migliori sistemi impiegati su scala commerciale per trasformare l’energia solare in idrogeno verde hanno un’efficienza del 9% circa, meno della metà di quella ottenuta dai ricercatori nel loro studio pubblicato su Nature Communications.

La grande svolta di questo dispositivo è una membrana anticorrosiva che permette di mantenere l’acqua direttamente al di sopra del pannello fotovoltaico, senza impedire il passaggio di elettroni. In questo modo una gran parte dell’energia prodotta dal pannello fotovoltaico viene trasferita al processo di elettrolisi, con una dispersione minima e la capacità di ottenere costi di produzione estremamente bassi per l’idrogeno verde. Il pannello utilizzato per la produzione di energia fotovoltaica è a base di perovskite, un materiale già impiegato in precedenza da un progetto australiano per ottenere un pannello fotovoltaico da record di efficienza.

Per il momento si tratta esclusivamente di una scoperta con valore scientifico, ma presto potrebbe arrivare l’interesse per portare il processo verso le possibili applicazioni su scala commerciale.

Una sfida-chiave per l’idrogeno verde

L’idrogeno verde è un combustibile totalmente rinnovabile e con il potenziale per essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni industriali. Anche se è probabile che le batterie rimangano la tecnologia vincente per i veicoli stradali, l’idrogeno verde potrebbe essere impiegato per le navi e per i treni; inoltre può trovare largo impiego in fornaci e forni industriali, nei sistemi di riscaldamento e come sostituto del gas naturale in altri ambiti.

Le tecnologie necessarie per poter impiegare e utilizzare l’idrogeno verde sono simili a quelle necessarie per il gas naturale, di conseguenza il vero problema che limita l’adozione di massa sono i costi di produzione. Costi troppo alti implicano una mancata competitività rispetto con l’idrogeno grigio e blu -prodotti a partire da gas naturale- e con il gas naturale stesso.

Avere un sistema affidabile per convertire oltre il 20% della radiazione solare in idrogeno verde rappresenterebbe una grande svolta. Significherebbe con ogni probabilità dimezzare i costi attuali e accelerare notevolmente l’adozione industriale dell’idrogeno verde. Per questo motivo, la scoperta della Rice University è interessante scientificamente quanto economicamente: se sfruttato su larga scala, un sistema come questo potrebbe far passare l’idrogeno verde a essere direttamente competitivo con gas naturale e derivati.