La luce solare genera idrogeno attraverso il silicio poroso

Un team di ingegneri meccanici della Penn State ha ideato un modo per generare idrogeno dall'acqua. Ciò è possibile fabbricando silicio poroso attraverso una procedura che si basa sull'energia solare. Il team ritiene che questo metodo sia applicabile anche ai biosensori, all'elettronica ottica e alle batterie.

Il processo di produzione del silicio poroso prevede una sottrazione, proprio come una scultura, in cui si eliminano tutte le parti non necessarie per rimanere con ciò che serve.

Secondo Wang, il silicio è di grande importanza grazie alla sua proprietà di semiconduttività. La produzione di silicio poroso si basa sull'incisione, che comporta la perdita di molto materiale nel processo. Wang e il suo team utilizzano un metodo a base chimica per accumulare materiale invece di rimuoverlo.

Si parte da una delle fonti più economiche di silicio, il tetracloruro di silicio. Dopo l'estrazione, si utilizza una lega di sodio e potassio per trattare il materiale. Wang ha anche affermato che i legami tra il cloro e il silicio nel tetracloruro di silicio sono molto forti e quindi è necessario un agente riducente altrettanto forte. La lega di sodio e potassio si qualifica quindi come tale.

Il cloro sarà legato al potassio, al silicio, al cloruro di sodio, al cloruro di potassio e al sodio quando i legami si romperanno. Questo legame è solido e dà luogo a un materiale costituito da cristalli di sale che si trovano nel silicio. Il materiale viene quindi trattato mediante riscaldamento e, per rimuovere il sale, viene lavato con acqua. Il materiale rimane con pori di dimensioni comprese tra cinque e quindici nanometri.

L'intera procedura deve essere eseguita in un'area priva di ossigeno nell'aria. I ricercatori hanno condotto questa procedura in un'atmosfera riempita di argon. Questo perché la lega di sodio e potassio è molto reattiva.

Wang ritiene che il processo possa essere scalato fino al livello di produzione, poiché esistono processi su scala industriale che fanno uso della lega sodio-potassio e quindi possono adottarla per produrre questo nuovo tipo di silicio.

Grazie ai numerosi pori presenti sulle particelle di silicio, la superficie è ampia e può essere utilizzata come catalizzatore quando il sole illumina l'acqua e il silicio poroso. È l'energia del sole che eccita l'elettrone che riduce l'acqua e genera idrogeno in forma gassosa.