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TECH-FOCUS ALTERNATIVE ENERGIES 48 - ELETTRONICA OGGI 474 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2018 a lungo anche in condizioni di mediocre illumina- zione. Il vantaggio rispetto ad altri tentativi simili è che ora si ottengono direttamente l’ossigeno e gli idrocarburi come l’etanolo e l’etilene che possono essere utilizzati come combustibili senza bisogno di alcun altro trattamento. Inoltre, la rimozione dell’anidride carbonica dall’aria contri- buisce senza dubbio a ripulirla dall’inquinamento e a ridurre l’effetto serra. Purple Power Negli Argonne National Laboratory di Chicago i ricercatori del Center for Nanoscale Materials al comando della dottoressa Elena Rozhkova hanno realizzato delle membrane in grado di sfruttare la luce solare per generare idrogeno e le hanno battezzate “synthetic purple membrane”. Queste nano-membrane sintetiche sono composte da nano-dischi lipidici, proteine artificiali e nano- particelle semiconduttive di platino e biossido di titanio frutto di un lungo sviluppo in laboratorio finalizzato a cercare ciò che poteva offrire un buon rendimento alla luce visibile senza però contenere sostanze inquinanti o non sostenibili. Fondamentale nella ricerca presentata lo scorso ottobre è stata la sintesi della batteriorodopsina, una proteina presente nelle membrane purpu- ree dei microrganismi Halobatteri dove funziona come “pompa protonica” in grado di spostare protoni dalle cellule interne verso l’esterno assor- bendo l’energia luminosa solare prevalentemen- te nel verde. In questo modo si crea nelle cellule un gradiente elettrico che il microrganismo usa per generare e conservare l’energia chimica. Il processo viene ricreato artificialmente nelle membrane nanocomposite che sono in grado di raccogliere l’energia luminosa con la proteina sintetica appoggiata ai lipidi a forma di nano dischi. In questa fase sono prodotti gli elettroni che attraversano il biossido di titanio e acquisi- scono i protoni con cui formano l’idrogeno che fuoriesce dalla parte opposta dove può essere utilizzato come combustibile in una fuel cell. Le membrane rosa sintetiche sono state brevettate dagli ANL che ne sfrutteranno i diritti. Fuel Cell più competitive Nei Physical Measurement Laboratory di Gaithersburg (Maryland) del National Institute of Standards and Technology (NIST) un team guidato da Michael Stocker ha realizzato uno scatterometro a proiezione denominato LAPS, Large Aperture Projection Scatterometry, che consente di valutare direttamente il rendimento del catalizzatore nelle membrane per lo scam- bio di protoni delle celle a combustibile (Proton Exchange Membrane, PEM). Con il LAPS basta guardare la riflessione ottica che avviene sulla membrana per valutare visivamente il livello di efficienza del catalizzatore che essendo costituito da nanoparticelle di platino è tutt’oggi la compo- nente più costosa della fuel cell. La rapidità della misura consente di utilizzare il LAPS nel ciclo di produzione delle membrane e ciò permette di semplificarlo al punto di ridurne i tempi a meno di un terzo. È in effetti un passo avanti conside- revole perché risolve il principale problema che impediva ai veicoli a idrogeno di conquistare il mercato di massa. Il platino viene infatti depo- sto sui fogli di carbonio come un “inchiostro” di colore nero e con i processi attuali è difficile cali- brarlo nella quantità corretta se non con misure che rallentano il ciclo di fabbricazione delle membrane e ne alzano il costo. Il LAPS permette di verificare la stesura dell’inchiostro mentre la membrana scorre a due metri al minuto con una sensibilità di 0,01 mg/cm 2 nonostante la bassa riflessione dovuta alla colorazione nera. Inoltre, si può ingegnerizzare per migliorarne la produt- tività unendo più scatterometri in array per ana- lizzare membrane più larghe oppure affiancando una tecnica di fluorescenza a raggi X. Con il LAPS sviluppato nei laboratori del NIST si può accelerare la fabbricazione delle membrane necessarie allo scambio protonico nelle fuel cell e renderle più competitive Le membrane purpuree sintetiche sviluppate negli Argonne Lab catturano l’energia solare per generare idrogeno utilizzabile come combustibile