Nuevo material libera hidrógeno del agua con una eficiencia casi perfecta

En la actualidad para producir energía solar, se utilizan dispositivos fotovoltaicos, pero estos solo son eficientes en algunas circunstancias. Sin embargo existe un nuevo material que libera hidrógeno del agua con una eficiencia casi perfecta. Veamos de qué se trata.

Un nuevo y eficiente material que libera hidrógeno del agua

Las baterías con carga solar tiene limitaciones y eso ha hecho que investigadores en el área busquen alternativas para mejorar el rendimiento de estas baterías. Estos dispositivos no funcionarían por ejemplo para poner en marcha un avión.

Se ha descubierto que gracias a los electrones producidos por los sistemas fotovoltaicos se puede utilizar esa energía para producir combustible portátil, por ejemplo el hidrógeno. Pero este procedimiento no estaba perfeccionado, se necesitaba más investigación al respecto.

Un equipo de investigadores japoneses se puso manos a la obra con este tema. Ellos encontraron en sus primeras pruebas un material no apto que solo absorbía la radiación ultra violeta (UV). Más tarde, descubrieron así como dividir el hidrógeno del agua iniciando el camino a mejores materiales.

Las baterías con carga solar tienen limitaciones y eso ha hecho que investigadores en el área busquen alternativas para mejorar el rendimiento de estas baterías. Crédito: Pixabay

Buscando el mejor material a partir del hidrógeno del agua

El equipo japonés comenzó atacando todas las ineficiencias del proceso. Para ello tenían siempre en mente la búsqueda de mejores materiales para dividir el agua con energía solar.

Comenzaron buscando buenos materiales fotovoltaicos que cumplieran la función correcta de convertir los fotones en electrones libres y el agujero existente con una carga positiva.

Ellos buscaban que las dos cargas, mientras viajan a la superficie, no se tocaran. Y una vez estuvieran afuera debían actuar como catalizador, para romper el agua y liberar el oxígeno y el hidrógeno. Pero, liberar estos elementos no era está fácil. Los dos catalizaban de maneras diferentes y debían estar separados.

El equipo japonés, tras una densa investigación decidió elegir de material, SrTIO ₃ perfecto para manejar la situación entre el hidrógeno y el oxígeno, añadiendo al experimento aluminio. Y es que este material ayuda a los elemento a ir por su lado sin mezclarse.

Realizando la prueba

Los investigadores encontraron que el SrTIO ₃ tiende a fallar al momento de catalizar en la superficie, teniendo de igual manera que separar los electrones y los agujeros al momento de ser trasladados a los catalizadores. De igual manera se pulieron algunas deficiencias del proceso.

Al seguir con el trabajo descubrieron que los electrones y los agujeros están esparcidos en diferentes zonas de la superficie SrTIO _3, resultando que, a nivel atómico, estaba dando resultado.

Luego de esto ya los investigadores estaban más claros en lo que debían hacer. Optaron por colocar un nuevo catalizador en la superficie de SrTIO ₃ haciendo un procedimiento llamado fotodeposición, el cual utiliza fotones de alta energía y ayuda a nivel químico vincular sustancias entre superficies. El SrTIO ₃ los ayudó a realizar la unión en una sola área.

Luego de aplicar diferentes catalizadores, el equipo descubrió cómo usar los catalizadores para vincular apropiadamente los electrones y los agujeros a sitios específicos.

Los investigadores tienen en cuenta que se requieren fotones UV para que el proceso funcione. Crédito: Pixabay

Reinventando la teoría

El equipo de investigación puedo encontrar una eficacia del 96% de la máxima en resultados de cálculos teóricos. Los investigadores tiene en cuenta que se requieren fotones UV para que el proceso funcione, y nuestra atmósfera filtra la gran mayoría de ellos dejando de lado la utilización del Sol para este proceso.

Celebrando que, tras estos trabajos realizados, se identifica el principio del camino para la creación de catalizadores y así impulsar la revolución de hidrógeno.

En la actualidad se pueden usar materiales fotovoltaicos que podrían acoplar con los catalizadores correctos y funcionar para la producción de hidrógeno. Lo ideal sería, encontrar un material para que los electrones y los agujeros se unan a los catalizadores correctos y a través de ese sistema producir hidrógeno.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature.

Referencias:

• New material releases hydrogen from water at near-perfect efficiency
  https://arstechnica.com/science/2020/05/new-material-releases-hydrogen-from-water-at-near-perfect-efficiency/