Los científicos descubren un método revolucionario que produce combustible a partir de agua y luz solar, pero aún no está terminado
Científicos japoneses han demostrado un nuevo método para crear combustible de hidrógeno sin emitir gases de efecto invernadero. Pero aún quedan pasos clave para mejorar su eficiencia para que sea comercialmente viable.
Científicos en Japón han demostrado un nuevo reactor de prueba de concepto que puede recolectar combustible de hidrógeno renovable a partir de la luz solar y el agua.
El nuevo reactor de 100 metros cuadrados (1.076 pies cuadrados) utiliza láminas fotocatalíticas para separar los átomos de oxígeno e hidrógeno que se encuentran en las moléculas de agua, extrayendo así el hidrógeno para usarlo como combustible.
Si bien la tecnología aún está en sus inicios, los científicos detrás de la investigación dicen que, si se pueden desarrollar fotocatalizadores más eficientes, su avance podría permitir la producción de combustible de hidrógeno barato y sostenible para satisfacer diversas necesidades energéticas. Publicaron sus hallazgos el 2 de diciembre en la revista Frontiers in Science.
"La división del agua impulsada por la luz solar mediante fotocatalizadores es una tecnología ideal para la conversión y el almacenamiento de energía solar en química, y los recientes desarrollos en materiales y sistemas fotocatalíticos generan esperanzas para su realización", dijo el autor principal Kazunari Domen, dijo en un comunicado un profesor de química de la Universidad Shinshu de Japón. "Sin embargo, aún quedan muchos desafíos".
Al exponerse a la luz, los fotocatalizadores impulsan reacciones químicas que descomponen las moléculas de agua en sus partes constituyentes. Sin embargo, la mayoría de los catalizadores de "un solo paso" existentes, que descomponen el agua en hidrógeno y oxígeno de una sola vez, son extremadamente ineficientes, por lo que la mayor parte del combustible de hidrógeno se refina utilizando gas natural, un combustible fósil.
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Para buscar una manera de superar este punto muerto, los investigadores detrás del nuevo estudio investigaron un fotocatalizador que utiliza un proceso más sofisticado de dos pasos, en el que un paso separa el oxígeno y el siguiente elimina el hidrógeno.
La creación de un fotocatalizador para este proceso permitió a los científicos construir su prototipo de reactor, que funcionó durante tres años y funcionó incluso mejor con luz solar real que con luz ultravioleta utilizada en el laboratorio.
"En nuestro sistema, utilizando un fotocatalizador que responde a los rayos ultravioleta, la eficiencia de conversión de energía solar fue aproximadamente una vez y media mayor bajo la luz solar natural", dijo en el primer autor Takashi Hisatomi, investigador de la Universidad Shinshu. la declaración. "La luz solar estándar simulada utiliza un espectro de una región de latitud ligeramente alta. En un área donde la luz solar natural tiene más componentes de longitud de onda corta que la luz solar de referencia simulada, la eficiencia de conversión de energía solar podría ser mayor".
A pesar de estos prometedores avances, la eficiencia de la reacción sigue siendo demasiado baja para su uso comercial.
"Actualmente, la eficiencia bajo luz solar estándar simulada es del 1% en el mejor de los casos, y no alcanzará el 5% de eficiencia bajo luz solar natural", dijo Hisatomi.
Para dar pasos importantes para aumentar la eficiencia, los científicos han pedido a otros que creen mejores fotocatalizadores y reactores más grandes. El trabajo en materia de seguridad también será vital: el refinado del combustible de hidrógeno también produce el subproducto explosivo oxihidrógeno, que puede eliminarse de forma segura en el proceso de dos pasos.
"El aspecto más importante a desarrollar es la eficiencia de la conversión de energía solar en química mediante fotocatalizadores", afirmó Domen. "Si se mejora a un nivel práctico, muchos investigadores trabajarán seriamente en el desarrollo de tecnología de producción en masa y procesos de separación de gases, así como en la construcción de plantas a gran escala. Esto también cambiará la forma en que muchas personas, incluidos los responsables políticos, piensan sobre conversión de energía solar y acelerar el desarrollo de infraestructura, leyes y regulaciones relacionadas con los combustibles solares".