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Hidrógeno barato de la luz solar y el agua
Al hacer que un material solar fotovoltaico sea más resistente, los investigadores pueden haber encontrado una manera de hacer la fotosíntesis artificial, es decir, utilizando la luz solar para producir combustible, lo suficientemente barata para competir con los combustibles fósiles.
Si desea que el hidrógeno alimente un motor o una celda de combustible, es mucho más barato obtenerlo del gas natural que hacerlo dividiendo el agua. Sin embargo, la energía solar podría competir con el gas natural como una forma de producir hidrógeno si el proceso solar tuviera una eficiencia de entre un 15 y un 25 por ciento, dice el Departamento de Energía de EE. UU. Si bien eso es más del doble de eficiente que los enfoques actuales, investigadores de la Universidad de Stanford Recientemente, han desarrollado materiales que podrían hacer posible alcanzar ese objetivo. El trabajo se describe en la revista. Ciencias .
Una forma de producir hidrógeno usando la luz solar es usar un panel solar para generar electricidad y luego usar esa electricidad para alimentar un electrolizador comercial que divide el agua, formando hidrógeno y oxígeno. Pero combinar el panel solar y el electrolizador en un solo dispositivo podría ser más económico y eficiente. Los electrones producidos cuando la luz incide en un material fotovoltaico podrían facilitar las reacciones químicas, y los costos de capital de una máquina probablemente serían más bajos que el costo de dos (consulte Una 'hoja artificial' más verde, Sun Catalytix busca un segundo acto con batería de flujo y El esfuerzo de la fotosíntesis echa raíces).
Desde hace algún tiempo, los investigadores saben que se podría alcanzar una eficiencia del 15 al 25 por ciento si combinara dos materiales de células solares en un sistema de este tipo. Una celda solar alimentaría la mitad de la reacción de división del agua, formando hidrógeno. El otro podría formar oxígeno.
La parte del hidrógeno está prácticamente resuelta ahora, pero los investigadores han tenido problemas con la mitad del oxígeno. Los materiales de células solares más eficientes para esta reacción (silicio, por ejemplo) se corroen rápidamente. Los investigadores de Stanford descubrieron que podían hacer que el silicio durara días, en lugar de unas pocas horas, recubriéndolo con una capa protectora de níquel de apenas dos mil millonésimas de metro de espesor. Los materiales dividen el agua durante tres días antes de que los investigadores detuvieran el experimento para examinar los materiales en busca de daños. No encontraron ninguno.
Otros materiales, como los óxidos metálicos, pueden durar tanto tiempo, pero dividen el agua muy lentamente. Los nuevos materiales son un orden de magnitud más rápidos, dice John Turner , investigador del Laboratorio Nacional de Energías Renovables en Golden, Colorado. Más de 40 años de trabajo con óxidos no ha producido un resultado como este, dice.
Podría pasar un tiempo antes de que los materiales se utilicen en la producción comercial de hidrógeno. Para lograr las eficiencias necesarias, los materiales aún deberían incorporarse en un sistema que utiliza dos células solares. Y una gran pregunta pendiente es cuánto tiempo pueden durar los materiales. Para ser económico, un sistema tendría que funcionar durante al menos cinco años, dice Turner.