Los científicos japoneses han desarrollado un nuevo medio para convertir el agua en combustible de hidrógeno a través de la luz solar: utilizando un fotocatalizador especial, esta nueva tecnología puede ayudar a crear un combustible de hidrógeno más barato, más abundante y sostenible para diversas aplicaciones.
Actualmente, la mayor parte del hidrógeno libre se deriva de las materias primas de gas natural, lo que significa que abandonar los combustibles fósiles para esta opción más fría no es una opción. Sin embargo, este método con luz solar fácilmente fabricada puede ser fundamental para que el hidrógeno se convierta en una alternativa en el futuro.
«La división de agua impulsada por la luz solar utilizando fotocatalizadores es una tecnología ideal para la conversión y almacenamiento de energía solar en energía química, y los desarrollos recientes en materiales y sistemas fotocatalíticos aumentan las esperanzas de su realización», explicó la universidad Kazunari Domen de Shinshu, y el autor senior. del estudio publicado artículo en ‘Frontiers in Science’. «Sin embargo, quedan muchos desafíos», agregó.
El principio básico detrás del nuevo proceso es dividir el agua en oxígeno e hidrógeno. Aunque parece simple, esto consume mucha energía y necesita un catalizador, en este caso algunos fotocatalizadores especiales.
Cuando se exponen a la luz, estos catalizadores especiales facilitan las reacciones químicas que descomponen el agua en partes constituyentes. El concepto no es nuevo, pero la mayoría de los existentes son ineficientes y tienen una tasa de conversión de energía solar en hidrógeno escaso.
También hay otro sistema de excitación de dos pasos más sofisticado y más eficiente. En estos sistemas, un fotocatalizador genera hidrógeno a partir del agua, mientras que otro produce oxígeno. El equipo japonés eligió este segundo proceso. «La tecnología de conversión de energía solar no puede funcionar por la noche o con mal tiempo», dijo Takashi Hisatomi de la Universidad de Shinshu, otro autor del estudio. «Pero al almacenar la energía de la luz solar como la energía química de los materiales de combustible, es posible usarla en cualquier momento y en cualquier lugar».
El equipo de Domen y Hisatomi produjo una prueba conceptual exitosa al operar un reactor de 1.076 pies2 (100 m2) durante tres años: este reactor tuvo un rendimiento aún mejor bajo la luz solar del mundo real que bajo condiciones de laboratorio. «En nuestro sistema, utilizando un fotocatalizador con respuesta ultravioleta, la eficiencia de la conversión solar fue aproximadamente una y media a la luz solar natural», explicó Hisatomi.
“La luz solar estándar simulada utiliza un espectro de una región de latitud ligeramente alta. La eficiencia de la conversión de energía solar puede ser mayor en áreas donde la luz solar natural tiene más componentes de longitud de onda que la luz solar de referencia simulada. Sin embargo, actualmente, la eficiencia en la luz solar estándar simulada es del 1% en el mejor de los casos, y no alcanzará la eficiencia del 5% bajo la luz solar natural ”, agregó.
Para avanzar en la tecnología y romper la barrera del 5%, el equipo dijo que era necesario desarrollar fotocatalizadores más eficientes y construir reactores experimentales más grandes. «El aspecto más importante para desarrollar es la eficiencia de la conversión de energía solar a la química por fotocatalizadores», explicó Domen.
“Si se mejora a un nivel práctico, muchos investigadores trabajarán seriamente en el desarrollo de la tecnología de producción en masa, los procesos de separación de gas y la construcción de fábricas a gran escala. Esto también cambiará la forma en que muchas personas, incluidos los tomadores de decisiones políticas, piensan en la conversión de la energía solar y acelerarán el desarrollo de infraestructura, leyes y regulaciones relacionadas con combustibles solares ”, concluyó.
