La producción de energía con hidrógeno tiene un gran futuro

El problema de la producción de combustible solar es el coste de producción de los semiconductores que capturan la energía solar y de los catalizadores para generar combustible.

 

 

La producción de electricidad no es la única manera de convertir la luz solar en energía que podemos utilizar bajo demanda. El sol también puede propiciar reacciones químicas para crear combustibles, como el hidrógeno, que puede propulsar coches, camiones y trenes.

El problema de la producción de combustible solar es el coste de producción de los semiconductores que capturan la energía solar y de los catalizadores para generar combustible. Los materiales más eficientes son demasiado caros para producir combustible a un precio que pueda competir con la gasolina.

En un estudio publicado en la revista Science, Kyoung-Shin Choi , profesora de Química en la Universidad de Wisconsin-Madison, combina materiales baratos a base de óxido para disociar el agua en gases de hidrógeno y oxígeno utilizando la energía solar con una eficiencia de conversión de energía solar e hidrógeno del 1,7 por ciento, la más alto reportada para cualquier sistema de fotoelectrodo basado en óxido.

Choi creó células solares de vanadato de bismuto mediante electrodeposición - el mismo proceso empleado para hacer la joyería chapada en oro o carrocerías de automóvil- para aumentar la superficie del compuesto a un notable índice de 32 metros cuadrados por cada gramo.

«Sin un costoso equipo, ni alta temperatura o alta presión, hicimos un semiconductor nanoporoso de partículas muy pequeñas que tienen una gran superficie», dice Choi. «Más área de superficie significa más área de contacto con el agua, y, por lo tanto, una división de agua más eficiente».

El vanadato de bismuto necesita ayuda en la aceleración de la reacción que produce el combustible, y ahí es donde los catalizadores entran en acción.

Si bien hay muchos grupos de investigación que trabajan en el desarrollo de semiconductores fotoeléctricos, y muchos también en el desarrollo de catalizadores para la división de agua, de acuerdo con Choi la unión de semiconductor y catalizador había suscitado relativamente poca atención.

Choi explotó un par de catalizadores baratos y bastante imperfectos -a base de óxido de hierro y óxido de níquel- apilándolos en el vanadato de bismuto para aprovechar sus fortalezas relativas.

«El óxido de hierro es un buen cruce con vanadato de bismuto, y el óxido de níquel hace que una buena interfaz catalítica con agua.

Así que los usamos juntos», explicó. «La combinación de este dúo catalizador barato con el electrodo semiconductor nanoporoso de alta superficie resultó en la construcción de un sistema de bajo costo de fotoelectrodo de base de óxido con un alto récord de eficiencia».

«Otros investigadores que estudian diferentes tipos de semiconductores o de catalizadores pueden empezar a utilizar este enfoque para identificar qué combinaciones de materiales pueden ser aún más eficiente», dice Choi, cuyo laboratorio ya está modificando su diseño. 

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