Produzione di idrogeno mediante luce solare: misura delle proprietà spettrofotometriche della miscela H2O-TiO2

L’energia solare, combinata con l’effetto di sollecitazioni meccaniche ad ultrasuoni, può essere impiegata per la produzione di idrogeno: gli ultrasuoni, infatti, consentono, per opportuni valori di irradiazione e di temperatura, di incrementare il processo di dissociazione della stessa molecola d’acqua e la conseguente produzione di idrogeno. Tale fenomeno può essere ulteriormente incrementato con l’impiego di fotocatalizzatori. Uno dei fotocatalizzatori più efficace è il biossido di Titanio (TiO2). Una campagna sperimentale è stata condotta al fine di individuare il coefficiente di assorbimento di un campione di acqua e TiO2, al variare della concentrazione del TiO2, mediante uno spettrofotometro da banco. In particolare si è osservato che, per valori molto bassi della concentrazione in peso di TiO2, il coefficiente di assorbimento del miscuglio cresce in maniera sensibile con la concentrazione. E’ stato individuato un valore limite della concentrazione in peso di TiO2, pari a 0.012%, al di sopra del quale il coefficiente di assorbimento risulta sostanzialmente indipendente dalla concentrazione stessa. L’energia del fascio luminoso prodotto dallo spettrofotometro è significativamente minore di quella della radiazione solare, pertanto non in grado di rendere particolarmente efficiente il fenomeno di fotocatalisi dovuto alla presenza di TiO2. Tuttavia, la presenza di un limite di concentrazione di TiO2 (0.012%) al di sopra del quale il coefficiente di assorbimento del miscuglio risulta indipendente dalla concentrazione stessa fa prevedere che il comportamento si ripeta anche in presenza del fenomeno di fotocatalisi. Una ulteriore campagna di misure ha consentito di verificare che l’aggiunta di TiO2 in concentrazione pari al limite suddetto non porta a sostanziali variazioni della viscosità dell’acqua. Pertanto, le proprietà fluidodinamiche del miscuglio risultano tali da consentirne l’impiego nelle principali macchine termiche a fluido. Sono stati infine stimati i costi relativi ad un possibile impiego di TiO2 per la produzione di idrogeno dall’acqua per mezzo di energia solare ed ultrasuoni: data la modesta quantità necessaria, nonostante il suo costo elevato, il TiO2 risulta adatto per l’impiego suddetto.