Cómo usar la luz solar para producir combustible de hidrógeno de la nada

Un grupo de científicos han dado un paso significativo para crear un dispositivo que pueda recolectar agua del aire y conseguir combustible de hidrógeno totalmente alimentado por energía solar. Este método de generación de energía ha sido un sueño para los investigadores y parece que está más cerca.

El combustible de hidrógeno es un vector de energía interesante que puede contribuir a finalizar la era de la quema de combustibles fósiles que está llevando al mundo a una situación catastrófica por un cambio climático que está teniendo graves repercusiones en los ecosistemas terrestres y marinos, pero también en el desarrollo socioeconómico del mundo; las migraciones y los desplazamientos; la seguridad alimentaria y el empeoramiento de enfermedades humanas.

Aunque ningún método de generación energética es inocuo para el planeta, es obvio que hay enormes diferencias entre ellos y deben imponerse las más «limpias» que llegan de las renovables y en un futuro de la fusión nuclear. El combustible de hidrógeno no forma parte directa de las renovables, pero sí se puede generar a partir de ellas y tiene otra característica fundamental: se puede almacenar.

Inspirado en la hoja de una planta

Investigadores del Laboratorio de Ingeniería Molecular de Nanomateriales Optoelectrónicos del Instituto EPFL, en colaboración con Toyota Motor Europa, han desarrollado un ingenioso sistema que combina tecnología basada en semiconductores con electrodos novedosos que tienen dos características clave: son porosos, para maximizar el contacto con el agua en el aire; y transparentes, para maximizar la exposición a la luz solar del revestimiento semiconductor. Cuando el dispositivo se expone a la luz solar, toma agua del aire y produce gas hidrógeno.

El método es similar en concepto a lo que hace la propia naturaleza, cuando las plantas convierten la luz solar en energía química utilizando el dióxido de carbono del aire. Otros grupos de investigación han demostrado previamente que es posible realizar fotosíntesis artificial generando combustible de hidrógeno a partir de agua líquida y luz solar utilizando un dispositivo llamado celda fotoelectroquímica (PEC).

Esta tecnología se puede adaptar para recolectar humedad del aire, lo que ha llevado a estos resultados. «Desarrollar nuestro prototipo de dispositivo fue un desafío, ya que los electrodos de difusión de gas transparentes no se habían demostrado previamente y tuvimos que desarrollar nuevos procedimientos para cada paso. Sin embargo, dado que éstos es relativamente simple y escalable, creo que nuestro enfoque abrirá nuevos horizontes para una amplia gama de aplicaciones a partir de sustratos de difusión de gas para la producción de hidrógeno impulsada por energía solar», explican.

Técnicamente, el proceso comienzan con un tipo de lana de vidrio, que es esencialmente fibras de cuarzo (óxido de silicio) y lo procesa en obleas de fieltro al fusionar las fibras a alta temperatura. A continuación, la oblea se recubre con una película delgada transparente de óxido de estaño dopado con flúor, conocido por su excelente conductividad, robustez y facilidad de escalado. El resultado es una oblea transparente, porosa y conductora, esencial para maximizar el contacto con las moléculas de agua en el aire y dejar pasar los fotones. Para finalizar, la oblea se recubre nuevamente con una película delgada de materiales semiconductores que absorben la luz solar.

Los investigadores reconocen que la eficiencia de conversión de energía solar a hidrógeno es modesta e inferior a la conseguida por las células líquidas. La eficiencia es el caballo de batalla de muchas de estas investigaciones y la inversión en tecnología fundamental para acabar con la dependencia de los combustibles fósiles. Todo ello si el lobby energético, el más poderoso del planeta, lo permite, porque de ahí deriva una parte de la situación actual.

Vía y más información | SciTechDaily