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Una ricerca Unimore ha riscosso l'interesse della Royal Society of Chemistry

Uno studio condotto dal gruppo di ricerca della prof.ssa Adele Mucci del Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche di Unimore - Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia in collaborazione con il Weizmann Institute of Science (Israele), ha riscosso l’interesse della Royal Society of Chemistry.

Lo studio, dal titolo “ Polimeri foto-attivi chirali migliorano la produzione di idrogeno in celle solari per water-splitting ”, è relativo all’impiego di nuovi materiali foto-attivi in celle foto-elettrochimiche.

Una cella foto-elettrochimica è un dispositivo da cui è possibile ottenere idrogeno e ossigeno partendo dall’acqua e sfruttando l’energia solare (solar water-splitting). L’idrogeno prodotto può essere immagazzinato e usato in un secondo momento, per esempio, per produrre energia elettrica di notte quando i pannelli fotovoltaici non sono utilizzabili. Questo ciclo energetico virtuoso è consentito da altri dispositivi, le celle a combustibile, che bruciano idrogeno producendo di nuovo acqua (e non CO2!) e energia elettrica.

In breve, in una cella foto-elettrochimica – spiega la prof.ssa Adele Mucci - la luce colpisce un foto-anodo, formato nel nostro caso da uno strato di biossido di titanio ricoperto da un polimero foto-attivo, innescando una serie di processi che portano alla formazione di ossigeno e di elettroni che migrano verso un catodo, dove si ha la formazione di idrogeno”.

In questo studio sono stati realizzati, dal dott. Francesco Tassinari, prototipi di celle solari per water-splitting contenenti foto-anodi rivestiti da un polimero chirale, sintetizzato dalla dott.ssa Francesca Parenti del Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche di Unimore.

La chiralità – afferma la prof.ssa Adele Mucci - è la proprietà, posseduta da tante molecole organiche, anche di importanza biologica, di non essere sovrapponibili alla propria immagine speculare (così come accade per le mani). I dispositivi a base di polimero chirale sono stati confrontati con altri costruiti utilizzando un polimero del tutto analogo ma achirale (cioè sovrapponibile alla propria immagine speculare) osservando un aumento nella produzione di idrogeno di un fattore 4, a parità di condizioni di esercizio. Incorporando successivamente nel polimero chirale dei nano-cristalli di seleniuro di cadmio, che aumentano la finestra di assorbimento della luce di luce, la produzione di idrogeno è aumentata di un ulteriore fattore 3”.

Alla base di questo notevole aumento nella produzione di idrogeno sta la capacità del polimero chirale di filtrare gli spin degli elettroni coinvolti nella formazione dell’ossigeno, che è l’altro prodotto del processo di foto-elettrolisi. Un ulteriore effetto positivo dell’impiego del polimero chirale è la diminuzione della quantità di acqua ossigenata generata nel processo come sottoprodotto indesiderato.

Questi risultati, pubblicati sul Journal of Physical Chemistry, indicano una nuova strategia da seguire nella realizzazione di dispositivi più efficienti per la produzione di idrogeno. Modificando sinteticamente il polimero si potrà aumentare l’assorbimento di radiazione solare e di conseguenza l’efficienza della cella.

Da quasi vent’anni il nostro gruppo di ricerca – afferma la prof.ssa Adele Mucci di Unimore - si occupa della sintesi di polimeri organici semiconduttori a base tiofenica e da un decennio l’attenzione si è focalizzata principalmente sulla loro applicazione in campo fotovoltaico. Questo è un importante risultato, frutto di una collaborazione tra il nostro Dipartimento e il Weizmann Institute of Science (Israele), dove attualmente è impiegato il dott. Francesco Tassinari”.

Articolo pubblicato da: Ufficio Stampa Unimore - ufficiostampa@unimore.it