Idrogeno verde solo da sole e acqua - senza elettrolizzatori e senza elettricità

L'idrogeno verde è considerato la chiave per la trasformazione dell'industria e del sistema energetico nel rispetto del clima. Finora, tuttavia, la sua produzione è stata costosa, complessa e legata alle infrastrutture di rete. È proprio qui che entra in gioco photreon: Il progetto fondatore del KIT sta sviluppando un pannello fotoreattore che produce idrogeno direttamente dalla luce solare e dall'acqua, senza elettrolizzatori e senza energia elettrica. "Saltiamo le deviazioni dell'elettrolisi basata sull'elettricità e produciamo energia chimica dalla luce solare e dall'acqua", spiega il cofondatore Paul Kant dell'Istituto di ingegneria dei microprocessi (IMVT) del KIT. Con i loro pannelli modulari, la produzione di idrogeno solare può essere notevolmente semplificata e scalata economicamente.

Conversione solare diretta invece di una deviazione tramite elettricità

L'approccio dei fotoni si basa sul principio della fotocatalisi, una tecnologia in cui la luce non viene utilizzata per generare elettricità come nel fotovoltaico, ma innesca direttamente una reazione chimica. Materiali appositamente sviluppati e attivi alla luce assorbono l'energia della radiazione solare e mettono gli elettroni in uno stato eccitato. Questi portatori di carica guidano la scissione dell'acqua (H₂O) in idrogeno (H₂) e ossigeno (O₂). "Il fotovoltaico e l'elettrolizzatore sono sostituiti dal pannello del fotoreattore in un'unica fase del processo", spiega Maren Cordts dell'IMVT, che è anche cofondatrice, illustrando il principio di base. "Questo riduce significativamente i costi e la complessità del sistema nella produzione di idrogeno verde".

photreon sta ora implementando tecnicamente questo approccio in un pannello fotoreattore per il quale il KIT ha presentato una domanda di brevetto. Grazie al suo design speciale, il pannello consente di guidare in modo mirato la luce solare verso il materiale attivo all'interno, dove viene illuminato in modo ottimale e avviene la scissione dell'acqua. "Abbiamo progettato la geometria del reattore in modo tale che il trasporto della luce, la reazione chimica e la rimozione dei prodotti interagiscano in modo ottimale e siamo così riusciti a dimostrare la produzione di idrogeno nel nostro prototipo di un metro quadrato", spiega Kant. Il progetto è inoltre coerentemente orientato alla produzione in serie con processi di produzione di massa standard e può essere realizzato con materiali a basso costo. Grazie all'approccio modulare, può essere utilizzato sia su piccola scala che interconnesso per formare aree più grandi.

Dai sistemi su tetto ai parchi solari a idrogeno

I pannelli possono essere utilizzati laddove l'idrogeno è attualmente troppo costoso o difficile da fornire dal punto di vista logistico: nelle aziende di medie dimensioni che in futuro saranno in grado di coprire il proprio fabbisogno direttamente in loco, ad esempio nei settori dei prodotti chimici speciali, degli alimenti o della lavorazione dei metalli, nonché in progetti solari su larga scala in regioni con alti livelli di radiazione solare. "La nostra tecnologia apre nuove possibilità di produzione locale, soprattutto in luoghi dove non esistono né reti elettriche né collegamenti a una rete di idrogeno", afferma Cordts. Le applicazioni possibili vanno dall'alimentazione decentralizzata di singoli siti produttivi alla produzione industriale in regioni soleggiate per il mercato internazionale.