Le caratteristiche dell’acqua possono influenzare significativamente l’efficienza complessiva della fotocatalisi, con un impatto rilevante sulla quantità di idrogeno prodotta nei processi di produzione dell’idrogeno verde. Questo è il risultato di uno studio condotto dall’Istituto per i processi chimico-fisici del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Messina (Cnr-Ipcf), dall’Università di Messina e dall’Università di Zurigo, pubblicato sulla rivista Journal of the American Chemical Society.

La fotocatalisi è un processo in cui un materiale semiconduttore, come l’ossido di titanio (TiO2), viene esposto alla luce solare per attivare una reazione chimica che separa le molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno. In questo contesto, l’acqua non è solo una materia prima passiva, ma gioca un ruolo attivo nel determinare l’efficienza della reazione.

Lo studio ha dimostrato che l’organizzazione delle molecole d’acqua a livello sub-microscopico è cruciale per l’efficienza della produzione di idrogeno. Utilizzando tecniche sperimentali avanzate e simulazioni su supercomputer, i ricercatori hanno scoperto che l’efficienza nella produzione di idrogeno dipende non solo dalle proprietà del semiconduttore, ma anche dalla disposizione delle molecole d’acqua nei primi strati adiacenti alla superficie del semiconduttore.

Implicazioni e prospettive future

Questo risultato è innovativo perché evidenzia l’importanza cruciale dell’acqua stessa nel processo di fotocatalisi. “Si tratta di un risultato innovativo 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”, osserva Rosaria Verduci dell’Università di Messina.

Collaborazione interdisciplinare

Il lavoro è frutto di una collaborazione tra fisici e chimici industriali, e include contributi di Giuseppe Cassone di Cnr-Ipcf, Giovanna D’Angelo, Gabriele Centi, Siglinda Perathoner e Rosaria Verduci dell’Università di Messina, e Fabrizio Creazzo dell’Università di Zurigo.

Verso un futuro energetico sostenibile

“Questi progressi sono fondamentali per una produzione di idrogeno verde più efficiente e sostenibile, contribuendo a un futuro energetico più pulito e rispettoso dell’ambiente, in linea con la transizione verso un’economia globale a zero emissioni entro il 2050”, conclude Fabrizio Creazzo. Lo studio offre una comprensione più profonda dei processi di attivazione fotocatalitica e apre nuove prospettive nella progettazione di materiali catalitici capaci di influenzare la struttura dell’acqua a livello molecolare.

La scoperta dell’importanza delle caratteristiche dell’acqua nella fotocatalisi rappresenta un passo avanti significativo nella produzione di idrogeno verde. Questo progresso scientifico potrebbe migliorare l’efficienza dei processi di produzione, contribuendo a un futuro energetico più sostenibile e a un’economia globale a zero emissioni entro il 2050.