Credit: Thor Swift/Berkeley Lab (https://newscenter.lbl.gov/2021/04/05/hydrogen-fuel-self-improvement/)
Tre anni fa, un gruppo di scienziati ha scoperto un dispositivo di fotosintesi artificiale fatto di silicio e nitruro di gallio (Si / GaN) che sfrutta la luce solare in idrogeno privo di carbonio per celle a combustibile. Esso mostrava il doppio dell’efficienza e della stabilità di alcune tecnologie precedenti. In merito a ciò, recentemente un team di ricercatori provenienti da varie università ha scoperto una proprietà sorprendente e auto-migliorante del Si / GaN che contribuisce alle prestazioni altamente efficienti e stabili del materiale nella conversione di luce e acqua in idrogeno privo di carbonio.
“La nostra scoperta è un vero punto di svolta“, ha detto l’autrice principale Francesca Toma. Di solito, i materiali nei sistemi di combustibili solari si degradano, diventano meno stabili e quindi producono idrogeno in modo meno efficiente, ha detto. “Ma abbiamo scoperto una proprietà insolita in Si / GaN che in qualche modo gli consente di diventare più efficiente e stabile. Non ho mai visto una tale stabilità”.
I precedenti materiali di fotosintesi artificiale sono o eccellenti assorbitori di luce che mancano di durata; oppure sono materiali durevoli che mancano dell’efficienza di assorbimento della luce. Ma il silicio e il nitruro di gallio sono materiali abbondanti ed economici che sono ampiamente utilizzati come semiconduttori nell’elettronica di tutti i giorni come i LED (diodi emettitori di luce) e le celle solari.
Guardando al futuro, Toma ha detto vorrebbero testare il fotocatodo Si / GaN in una cella fotoelettrochimica che divide l’acqua e che sperimenterà materiali simili per ottenere una migliore comprensione di come i nitruri contribuiscono alla stabilità nei dispositivi di fotosintesi artificiale, qualcosa che non avrebbero mai pensato fosse possibile.
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