Publicado 05/05/2020 10:40:49 +02:00CET

El concepto de hoja artificial inspira el combustible de producción solar

MADRID, 5 May. (EUROPA PRESS) -

Un dispositivo eficiente y de bajo costo, que divide el agua para producir combustible de hidrógeno, ha sido desarrollado en la Universidad de Rice a partir de un catalizador alimentado por energía solar basado en el concepto de la hoja artificial.

La plataforma, desarrollada por el laboratorio del Brown School of Engineering del científico de materiales de Rice Jun Lou, integra electrodos catalíticos y células solares de perovskita que, cuando son activadas por la luz solar, producen electricidad. La corriente fluye hacia los catalizadores que convierten el agua en hidrógeno y oxígeno, con una eficiencia de luz solar a hidrógeno de hasta el 6,7%.

Este tipo de catálisis no es nuevo, pero el laboratorio empaquetó una capa de perovskita y los electrodos en un solo módulo que, cuando se deja caer al agua y se coloca a la luz del sol, produce hidrógeno sin más entrada.

La plataforma presentada por Lou, autor principal y compañero posdoctoral de Rice, Jia Liang, y sus colegas en la revista ACS Nano de la American Chemical Society es un productor autosostenible de combustible que, según dicen, debería ser simple de producir en gran cantidad.

"El concepto es ampliamente similar a una hoja artificial", dijo Lou. "Lo que tenemos es un módulo integrado que convierte la luz solar en electricidad que genera una reacción electroquímica. Utiliza agua y luz solar para obtener combustibles químicos".

Las perovskitas son cristales con celosías en forma de cubo que se sabe que cosechan luz. Las células solares de perovskita más eficientes producidas hasta ahora alcanzan una eficiencia superior al 25%, pero los materiales son caros y tienden a estresarse por la luz, la humedad y el calor.

"Jia ha reemplazado los componentes más caros, como el platino, en las células solares de perovskita con alternativas como el carbono", dijo Lou. "Eso reduce la barrera de entrada para la adopción comercial. Los dispositivos integrados como este son prometedores porque crean un sistema sostenible. Esto no requiere ninguna fuente de alimentación externa para mantener el módulo en funcionamiento".

Liang dijo que el componente clave puede no ser la perovskita sino el polímero que lo encapsula, protegiendo el módulo y permitiendo que se sumerja durante largos períodos. "Otros han desarrollado sistemas catalíticos que conectan la célula solar fuera del agua con electrodos sumergidos con un cable", dijo. "Simplificamos el sistema encapsulando la capa de perovskita con una película de Surlyn (polímero)".

La película estampada permite que la luz solar llegue a la célula solar mientras la protege y sirve como aislante entre las células y los electrodos, dijo Liang.

"Con un diseño inteligente del sistema, potencialmente puedes hacer un ciclo autosostenible", dijo Lou. "Incluso cuando no hay luz solar, puede utilizar la energía almacenada en forma de combustible químico. Puede colocar los productos de hidrógeno y oxígeno en tanques separados e incorporar otro módulo como una celda de combustible para convertir esos combustibles en electricidad".

Los investigadores dijeron que continuarán mejorando la técnica de encapsulación, así como las propias células solares para aumentar la eficiencia de los módulos.

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