Un nuevo paso en la producción de hidrógeno a partir del agua con luz solar

Científicos de la Universidad Estatal de Oregón han trabajado en un nuevo material que podría contribuir a la producción de hidrógeno a partir del agua utilizando únicamente la luz solar. La investigación destaca por su potencial para reducir los costes en la producción de hidrógeno limpio y disminuir la dependencia de los combustibles fósiles.

En el estudio, llevado a cabo en la Facultad de Ciencias de la universidad, se probó un método que busca convertir la energía solar directamente en energía química. En este enfoque, en lugar de generar electricidad con paneles solares convencionales y luego realizar la electrólisis, el objetivo es que materiales especiales que absorben la luz aceleren las reacciones dentro del agua.

Los fotocatalizadores son el núcleo de la investigación. Los fotocatalizadores se definen como sustancias que facilitan la realización de reacciones químicas al absorber energía lumínica. El equipo dirigido por Kyriakos Stylianou se centró para este propósito en materiales con estructuras cristalinas porosas conocidos como marcos metal-orgánicos.

¿CÓMO FUNCIONA EL BVR-19?

En los experimentos se utilizó un marco metal-orgánico llamado BVR-19. Se indicó que este material posee un enlace azufre-azufre que puede romperse temporalmente cuando se expone a la luz, creando especies reactivas de azufre. Esta estructura se considera importante para la captura de energía lumínica y el transporte de electrones hacia las reacciones que favorecen la producción de hidrógeno.

Según los investigadores, uno de los aspectos destacados del método es que busca funcionar sin necesidad de una fuente de energía externa más allá de la luz solar. Además, el hecho de que el BVR-19 pueda sintetizarse en soluciones acuosas y a temperatura ambiente podría contribuir a que el proceso de producción sea más práctico en el futuro.

El equipo también examinó diferentes versiones manteniendo la estructura principal del material y cambiando únicamente el metal que contiene. Con estos experimentos, se investigó cómo los pequeños cambios en la composición de los marcos metal-orgánicos se reflejan en el rendimiento.

El hidrógeno se señala como uno de los portadores de energía que podría ser una alternativa a los combustibles fósiles en sectores como el transporte y la industria. Sin embargo, el método utilizado para producir hidrógeno determina tanto su coste como su impacto ambiental. En el reformado de metano con vapor, uno de los métodos de producción más comunes hoy en día, se utiliza gas natural y el proceso libera dióxido de carbono.

Según las estimaciones citadas en las fuentes, mientras que el coste del hidrógeno producido mediante reformado de metano con vapor es de aproximadamente 1,50 dólares por kilogramo, el coste del hidrógeno verde obtenido con energía renovable puede llegar a unos 5 dólares. Por ello, los materiales capaces de utilizar la luz solar directamente en reacciones químicas son importantes para hacer que el hidrógeno verde sea más accesible.

No obstante, el estudio no implica una aplicación que sustituya por completo al gas natural en los hogares a corto plazo. Los investigadores señalan que, para que el método pueda utilizarse a escala comercial, es necesario realizar más evaluaciones en aspectos como la eficiencia, la estabilidad a largo plazo y el coste total.