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 org/doi/10.1021/jacs.4c05042">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".