SHINE - Solar Hydrogen via INtegration of Energy conversion technologies

Il progetto SHINE realizzerà l’integrazione intelligente di due tecnologie di conversione dell'energia solare per produrre elettricità rinnovabile e idrogeno verde in parallelo. A tal scopo, svilupperà un dispositivo dicroico in grado di concentrare la porzione blu-UV dello spettro solare su una cella fotoelettrochimica, appositamente progettata per la produzione di idrogeno tramite foto-elettrolisi dell'acqua, e trasmettere la porzione verde-rossa-IR a un modulo fotovoltaico ad alta efficienza per la produzione di elettricità. I fotoanodi per la produzione di idrogeno saranno costituiti da ossidi semiconduttori nanostrutturati, ottimizzati per la conversione della radiazione blu-UV. Sia i semiconduttori che i catalizzatori da abbinare ad essi saranno preparati con metodi scalabili utilizzando elementi non critici, con l'obiettivo di definire un processo per il futuro scale-up di fotoanodi economicamente sostenibili.

Il risultato finale del progetto sarà un prototipo operante outdoor in modo continuativo per dimostrare la fattibilità della nuova tecnologia. L’obiettivo ambizioso per l’efficienza di conversione solare in elettricità e idrogeno è pari al 21%, un notevole progresso rispetto al valore corrente di circa 15% per la produzione di idrogeno solare.

Il progetto si pone i seguenti obiettivi generali:

1. Promuovere l’efficienza e la sostenibilità della conversione di energia solare in vettori energetici a emissioni zero;
2. Produrre idrogeno verde minimizzando le perdite di efficienza mediante l’uso diretto della porzione blu- UV dello spettro solare;
3. Creare nuove prospettive occupazionali nel settore della produzione energetica e nella filiera dell’idrogeno, presso produttori e acquirenti del dispositivo e del servizio;
4. Promuovere l’accettazione e la consapevolezza della società e degli stakeholders nei confronti delle tecnologie basate sull’idrogeno, attraverso le attività di diffusione.

I risultati attesi sono:

1. Progettazione e realizzazione di un dispositivo dicroico ad alta efficienza operante la separazione dello spettro solare ottimizzata per l’accoppiamento con modulo fotovoltaico e cella fotoelettrochimica (in condizione di concentrazione);
2. Realizzazione di una cella fotoelettrochimica con fotoanodo costituito da ossido semiconduttore nanostrutturato e catodo a base di carbonio ad alta area superficiale, accoppiati a catalizzatori senza elementi critici, fabbricabili con procedure scalabili e sostenibili;
3. Realizzazione di un prototipo che integra dicroico, modulo fotovoltaico e cella fotoelettrochimica; sua installazione outdoor per dimostrare la fattibilità dell’approccio SHINE e validarne l’efficienza in ambiente rilevante, aperto al pubblico e agli stakeholders.