Durante millones de años, las plantas han usado la
fotosíntesis para captar energía del sol y convertirla en energía. Ahora,
científicos del Caltech han logrado dar un paso adelante para desarrollar una
versión artificial de este proceso al diseñar una película conductora de la
electricidad que permite aprovechar la luz solar para dividir la molécula de
agua y extraer hidrógeno.
De esta manera el hidrógeno seria un combustible renovable,
abundante y no contaminante, pues el producto de su combustión es solo vapor de
agua.
Se sabe que, para producir hidrógeno sin contaminar (su
producción actualmente se hace con gas natural) las celdas solares pueden ser
una buena alternativa. El proceso sería el siguiente: cuando una corriente
eléctrica (generada cuando la luz solar incide sobre las celdas) pase por el
agua que la celda contiene, en un electrodo de esta se producirán burbujas de
hidrógeno; y en otro, de oxígeno.
Sin embargo, existe un problema: si ese hidrógeno y ese
oxígeno separados se reúnen de nuevo, puede producirse una explosión (cuando se
hace reaccionar hidrógeno molecular con oxígeno molecular, se produce una
oxidación que libera gran cantidad de energía). Por eso, es necesario asegurar
que ambos elementos permanezcan aislados.
Y aquí es donde entra en acción la película conductora de
electricidad de los investigadores del Caltech. Esta, según explican, es una
auténtica “capa protectora”. Por eso resultará un proceso clave en la
generación de un combustible como el hidrógeno (también se habla de que ayudaría
a producir metano) que, a su vez, impulsaría el funcionamiento de las celdas
solares.
El sistema podría asimismo ayudar al desarrollo de ‘hojas
artificiales’ altamente eficientes, capaces de replicar el sofisticado proceso
de la fotosíntesis con el que las plantas convierten la luz del sol, el agua y
el dióxido de carbono en oxígeno y combustible (en este caso, en forma de
carbohidratos o de azúcares).
Estas hojas artificiales constarían de tres componentes
principales: dos electrodos (un fotoánodo y un fotocátodo) y una membrana con
la nueva película, que es de óxido de níquel.
El fotoánodo utilizaría la luz solar para oxidar las
moléculas de agua y así generar oxígeno, protones, y electrones. El fotocátodo,
por su parte, recombinaría los protones y los electrones para formar gas
hidrógeno.
La película creada que, con la membrana, recubriría ambos
electrodos mantendría a estos dos gases separados con el fin de evitar una
explosión; y permitiría que el hidrógeno fuera recolectado bajo presión para
dirigirlo de forma segura por una tubería.
Previamente, se había intentado recubrir estos electrodos
con semiconductores comunes, pero un problema importante de estos materiales es
que desarrollan una capa de óxido cuando son expuestos al agua.
La nueva película evita este problema, porque es impermeable
al agua, además de ser conductora de la electricidad, tiene gran transparencia
a la luz entrante, y funciona como un buen catalítico, propiciando la reacción
para la producción del oxígeno y el combustible (hidrógeno).
A pesar del avance, los investigadores advierten de que el
desarrollo de un producto comercial capaz de convertir la luz solar en
combustible aún está lejos. Otros componentes del sistema, como el fotocátodo,
también deben ser perfeccionados todavía. Sin embargo, concluyen: “ahora ya
tenemos una de las piezas clave que faltaba”.
Referencia: Caltech
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