Ingenieros de la Universidad Rice han establecido un nuevo estándar en la producción de hidrógeno verde al utilizar un dispositivo solar de alta eficiencia. Este avance revoluciona la economía de la energía limpia y potencialmente cambia cómo se generan los combustibles.
Descubrimiento rompedor en energía limpia: hidrógeno solar
Este dispositivo solar diseñado en la Universidad Rice combina semiconductores de haluro perovskita con electrocatalizadores en una sola unidad. Esta creación establece un estándar pionero en la tecnología del hidrógeno, alcanzando una eficiencia récord de conversión de energía solar a hidrógeno del 20.8 %.
La tecnología ha sido un avance significativo en el sector de la energía limpia y podría proporcionar una plataforma para una variedad de reacciones químicas que utilizan energía solar para convertir materias primas en combustibles.
El diseño del dispositivo, una célula de división de agua alimentada por energía solar, es obra del laboratorio del ingeniero químico y biomolecular Aditya Mohite en la Universidad Rice.
Superando obstáculos tecnológicos: la clave del éxito
La elaboración del dispositivo implicó la superación de diversos obstáculos técnicos, como la necesidad de aíslar el semiconductor del agua sin afectar la transferencia de electrones. Para lograrlo, los ingenieros utilizaron una barrera anticorrosiva en la célula solar, lo que permitió su transformación en un reactor capaz de dividir agua en oxígeno e hidrógeno.
El reto consistió en estabilizar las perovskitas de haluro en agua, ya que los recubrimientos convencionales empleados para aislar los semiconductores podían alterar su función o causar daños.
Finalmente, los ingenieros descubrieron que la solución consistía en utilizar dos capas de barrera, una para bloquear el agua y otra para establecer un buen contacto eléctrico.
La eficiencia y la economía en la producción de hidrógeno verde
El dispositivo innovador de la Universidad Rice produce hidrógeno verde utilizando únicamente agua y luz solar. Según Austin Fehr, estudiante de doctorado de ingeniería química y biomolecular, el dispositivo no solo cuenta con una eficiencia récord, sino que también es excepcionalmente rentable.
En comparación con la tecnología fotoelectroquímica tradicional para la producción de hidrógeno verde, el dispositivo de la Universidad Rice supera la baja eficiencia y los altos costos de los semiconductores.
Fehr señaló que este dispositivo puede ser la clave para la viabilidad comercial de este tipo de tecnología por primera vez en la historia.
Perspectivas futuras: más allá del hidrógeno verde
Los investigadores demostraron que el diseño de barrera del dispositivo funcionaba para diferentes reacciones y con diferentes semiconductores, lo que significa que podría ser aplicable a muchos sistemas.
El profesor Mohite espera que estos sistemas sirvan de plataforma para conducir una amplia gama de electrones a reacciones de formación de combustible utilizando materias primas abundantes con solo la luz solar como aporte energético.
Austin Fehr concluyó que con nuevas mejoras en la estabilidad y la escala, esta tecnología podría cambiar la economía del hidrógeno y cómo se fabrican las cosas, pasando del combustible fósil al solar.
El futuro de la energía limpia: aún mucho por descubrir
Aunque el descubrimiento ha generado mucho optimismo, los investigadores enfatizan que la tecnología aún está en sus primeras etapas y queda mucho por investigar y perfeccionar. La eficiencia del 20.8 % en la división del agua por energía solar es un logro significativo, pero aún queda mucho camino por recorrer para alcanzar la viabilidad total.
El estudio es un esfuerzo conjunto de varios estudiantes de la Universidad Rice y parte del trabajo se realizó en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables, gestionado por Alliance for Sustainable Energy LLC para el Departamento de Energía de los Estados Unidos.