Desarrollan fotocatalizador para la obtención de «hidrógeno verde» a partir de la luz solar

Austria. 

Científicos de TU Wien de Viena, Austria, han diseñado un fotocatalizador que podría hacer que la producción de un nuevo tipo de hidrógeno verde, a partir de luz solar, sea más directa y controlable.

El hidrógeno podría ser una parte importante de nuestro suministro de energía en el futuro: puede almacenarse, transportarse y quemarse según sea necesario. Sin embargo, la mayor parte del hidrógeno disponible en la actualidad es un subproducto de la producción de gas natural; esto tiene que cambiar por razones de protección climática. La mejor estrategia hasta ahora para producir «hidrógeno verde» respetuoso con el medio ambiente es dividir el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando electricidad procedente de fuentes de energía renovables, por ejemplo, células fotovoltaicas.

Hidrógeno a partir de luz solar

Sin embargo, sería mucho más fácil si la luz del sol pudiera usarse directamente para dividir el agua. Esto es exactamente lo que ahora hacen posible los nuevos catalizadores, en un proceso llamado «división fotocatalítica del agua». El concepto aún no se utiliza industrialmente. En TU Wien, ahora se han dado pasos importantes en esta dirección: a escala atómica, los científicos dieron cuenta de una nueva combinación de catalizadores moleculares y de estado sólido que pueden hacer el trabajo confiando solo en materiales relativamente económicos.

«En realidad, para poder dividir el agua con la luz, debes resolver dos tareas al mismo tiempo», dice en un comunicado Alexey Cherevan del Instituto de Química de Materiales de TU Wien. «Tenemos que pensar en el oxígeno y en el hidrógeno. Los átomos de oxígeno del agua deben transformarse en moléculas de O2, y los iones de hidrógeno restantes, que son solo protones, deben convertirse en moléculas de H2».

Faltan los últimos ajustes

Ahora se han encontrado soluciones para ambas tareas: pequeños grupos inorgánicos que consisten en solo una pequeña cantidad de átomos están anclados en una superficie de estructuras de soporte que absorben la luz, como el óxido de titanio. La combinación de clústeres (conjuntos de átomos) y soportes de semiconductores cuidadosamente elegidos conduce al comportamiento deseado.

Los conjuntos de átomos responsables de oxidar el oxígeno están formados por cobalto, tungsteno y oxígeno, mientras que los clusters de azufre y molibdeno son especialmente adecuados para crear moléculas de hidrógeno. Los investigadores de TU Wien fueron los primeros en depositar estos grupos en una superficie hecha de óxido de titanio, donde pueden actuar como catalizadores para la división del agua.

Ahora que se ha demostrado que los materiales seleccionados son adecuados para dividir el agua, el siguiente paso es ajustar aún más su estructura exacta para lograr eficiencias aún mayores.