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Brenda Ahearn/Michigan Engineering, Communications and Marketing

EEUU diseña un nuevo panel solar para obtener hidrógeno verde


Investigadores de la Universidad de Michigan (EE.UU.) han publicado en los últimos días un nuevo artículo científico sobre los avances en la obtención de hidrógeno verde a partir de la energía solar. Así, se ha desarrollado un nuevo tipo de panel solar en la universidad que ha logrado un 9% de eficacia en la conversión de agua en hidrógeno y oxígeno, imitando un paso crucial de la fotosíntesis natural. Al aire libre, representa un gran salto tecnológico, casi 10 veces más eficiente que los experimentos solares de este tipo para dividir el agua.

La mayor ventaja es la reducción del coste del hidrógeno sostenible. Esto se consigue reduciendo el tamaño del semiconductor, que suele ser la parte más cara del dispositivo. El semiconductor autorregenerable del equipo resiste una luz concentrada equivalente a 160 soles.

Como informaron desde la institución, en la actualidad el ser humano produce hidrógeno a partir del combustible fósil metano, para lo que utiliza una gran cantidad de energía fósil. En cambio, las plantas obtienen átomos de hidrógeno del agua a partir de la luz solar. A medida que la humanidad intenta reducir sus emisiones de carbono, el hidrógeno resulta atractivo como combustible independiente y como componente de combustibles sostenibles fabricados con dióxido de carbono reciclado. Asimismo, es necesario para muchos procesos químicos, como la producción de fertilizantes.

“Al final, creemos que los dispositivos de fotosíntesis artificial serán mucho más eficientes que la fotosíntesis natural, lo que proporcionará una vía hacia la neutralidad del carbono”, afirmó Zetian Mi, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la universidad, que dirigió el estudio recogido en Nature.

El extraordinario resultado se debe a dos avances. El primero es la capacidad de concentrar la luz solar sin destruir el semiconductor que la aprovecha. “Hemos reducido el tamaño del semiconductor en más de 100 veces en comparación con algunos semiconductores que sólo funcionan a baja intensidad luminosa”, explicó Peng Zhou, investigador de la universidad en ingeniería eléctrica e informática y primer autor del estudio. “El hidrógeno producido con nuestra tecnología podría ser muy barato”, añadió.

La segunda consiste en utilizar tanto la parte de mayor energía del espectro solar para dividir el agua como la parte de menor energía para proporcionar el calor que favorece la reacción. La “magia” es posible gracias a un catalizador semiconductor que se mejora a sí mismo con el uso, resistiendo la degradación que suelen sufrir estos catalizadores cuando aprovechan la luz solar para impulsar reacciones químicas.

Además de soportar altas intensidades de luz, puede prosperar a temperaturas elevadas, un castigo para los semiconductores informáticos. Las altas temperaturas aceleran el proceso de división del agua, y el calor adicional también favorece que el hidrógeno y el oxígeno permanezcan separados en lugar de renovar sus enlaces y formar agua de nuevo. Ambos factores ayudaron al equipo a obtener más hidrógeno.

Los próximos retos a los que se enfrenta el equipo son mejorar aún más la eficiencia y conseguir hidrógeno de pureza ultra alta que pueda introducirse directamente en las pilas de combustible.

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