Idrogeno da fonte solare: celle fotoelettrochimiche e relativi sviluppi impiantistici

Lo sviluppo delle fonti rinnovabili porta con sé la necessità di sistemi per l’accumulo e lo stoccaggio dell’energia da esse prodotta, motivo per cui lo studio e l’utilizzo di vettori energetici come l'idrogeno risultano ad oggi al centro dell’interesse della comunità scientifica. Una delle tecnologie più promettenti per la produzione di idrogeno da fonte solare è la cella fotoelettrochimica, la quale, tuttavia, soffre di criticità legate all’efficienza e all’impossibilità di integrarsi efficacemente nel mercato; l’utilizzo di altri componenti e sistemi che possano affiancarla, dunque, permetterebbe non solo il miglioramento delle prestazioni elettrochimiche ma anche la possibilità di renderla competitiva per produzioni industriali o di piccola scala. Gli argomenti trattati sono quindi stati frutto di una ricerca bibliografica sui principali e più recenti articoli di ricerca scientifica, volta a fornire una visione impiantistica o “di sistema” alle innovazioni presentate. Proprio per tale ragione l’indagine non si è soffermata particolarmente sugli aspetti chimici o dei materiali dei temi affrontati, preferendo, compatibilmente con la necessità di comprendere il funzionamento di base, punti di vista che vertessero sulle varie tipologie di efficienze e conseguenti aspetti pratici. Gli sviluppi impiantistici presentati hanno fornito sia gli aspetti positivi che negativi: per la configurazione tandem si ha un miglioramento dell’assorbimento ottico ma vincoli topologici, per i concentratori solari si ha un aumento della produzione oraria di idrogeno che permette di ridurre fino al 60% il valore di LCOH rispetto alla singola PEC, ma limitazioni circa le condizioni operative, mentre per la divisione spettrale con l’affiancamento di un pannello fotovoltaico si può ottenere una co-produzione di idrogeno ed energia elettrica, a patto di rispettare i limiti di temperatura. Infine, uno sguardo verso le prospettive future ha sottolineato la necessità di impegnare la ricerca tanto nello studio dei materiali costitutivi quanto nella possibilità di sfruttare impianti tecnologicamente più maturi e presenti nel tessuto territoriale.