Producción 'low-cost' de hidrógeno a partir de luz y agua

Investigadores de Stanford publican en 'Science' nuevos materiales que pueden contribuir a reducir el coste de producir combustible con energía solar
POR KEVIN BULLIS TRADUCIDO POR LÍA MOYA

Aumentando la resistencia de un material solar fotovoltaico, es posible que los investigadores hayan encontrado una forma de lograr que la fotosíntesis artificial -es decir, usar la luz del sol para fabricar combustible- sea lo suficientemente barata como para poder competir con los combustibles fósiles.

Si quieres hidrógeno para dar energía a un motor o una pila de combustible, es mucho más barato conseguirlo del gas natural que dividiendo moléculas de agua. Sin embargo, según el departamento de Energía de Estados Unidos, la energía solar podría competir con el gas natural como método para producir hidrógeno si los procesos solares tuvieran una eficiencia de entre el 15% y el 25%. A pesar de que eso es el doble de lo que se logra con los métodos actuales, hace poco investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) han desarrollado materiales que podrían servir para alcanzar ese objetivo. El trabajo se describe en la revista Science.

Una forma de fabricar hidrógeno mediante la luz del sol es usar un panel solar para producir electricidad y después usar esa electricidad para poner en marcha un electrolizador comercial que divide el agua, dando lugar a hidrógeno y oxígeno. Combinar el panel solar y el electrolizador en un único dispositivo podría ser más barato y más eficiente. Los electrones que se producen cuando la luz choca contra un material fotovoltaico servirían para facilitar las reacciones químicas, y el coste de capital de una sola máquina seguro que sería menor que el de dos (ver "Una 'hoja artificial' más verde" y "Una iniciativa de fotosíntesis artificial echa raíces").

Desde hace algún tiempo, los investigadores saben que se podría alcanzar una eficiencia del 15%-25% si se combinan dos materiales de célula solar en un sistema de estas características. Una célula solar dará energía a la mitad de la reacción para dividir el agua, formando hidrógeno. La otra podría formar oxígeno.

La parte del hidrógeno ya está bastante resuelta, pero los investigadores han tenido problemas con la del oxígeno. Los materiales más eficientes para esta reacción (el silicio, por ejemplo) se oxidan rápidamente. Los investigadores de Stanford han descubierto que pueden conseguir que el silicio dure días y no sólo unas horas sin oxidar si lo cubren con una capa protectora de zinc de apenas medio milímetro. Así, los materiales dividieron moléculas de agua durante tres días antes de que los investigadores detuvieran el experimento para examinarlos en busca de daños. No hallaron ninguno.

Otros materiales, como los óxidos de metal por ejemplo, pueden durar el mismo tiempo pero dividen el agua muy despacio. Los nuevos materiales son un orden de magnitud más rápidos, según el investigador del Laboratorio Nacional de Energías Renovables en Golden, Colorado (EEUU), John Turner. "Más de 40 años de trabajo con óxidos no han dado lugar a resultados como estos", afirma.

Aún puede pasar un tiempo antes de que los materiales se usen en la producción comercial de hidrógeno. Para lograr las eficiencias necesarias, todavía hay que incorporar los materiales en un sistema que usa dos células solares. Y una gran duda aún por resolver es cuánto durarán estos materiales. Para resultar económico, el sistema tendría que poder funcionar al menos durante cinco años, según Turner. (MIT)