Es posible producir hidrógeno para dar energía a células de combustible extrayendo el gas desde el agua de mar, pero la electricidad requerida hace que el proceso sea muy costoso. No obstante hoy, un equipo de científicos ha desarrollado un nanomaterial híbrido que aprovecha la energía solar y la usa para generar hidrógeno del agua marina de forma más barata y eficiente que los materiales actuales. Los detalles de este avance fueron publicados hace unos días en la revista Energy & Environmental Science.

Esta innovación podría algún día conducirnos a una nueva fuente de energía limpia que a su vez aliviaría la demanda por combustibles fósiles e impulsaría la economía de lugares con altas dosis de sol y cercanos a la costa (como por ejemplo la península de Florida).

Yang Yang, científico del Centro Tecnológico de Nanociencia de la Universidad Central de Florida (EEUU) ha trabajado en la división del hidrógeno por efecto del sol por casi 10 años. Este proceso se logra usando un fotocatalista (un material que altera la reacción química usando la energía de la luz). La tarea es mucho más difícil con el agua de mar, en tanto que la fotocatálisis requerida no es lo suficientemente durable para manejar su biomasa y sal corrosiva.

Pero como lo reporta el trabajo, Yang y su equipo desarrollaron un nuevo catalista que es capaz no solo de captar un mayor espectro de luz y otros materiales, pero también de resistir a las condiciones duras del agua marina. “Hemos abierto una nueva ventana para descomponer agua de verdad, no agua purificada del laboratorio”, dijo Yang.

Nanomaterial híbrido

Yang desarrolló un método de fabricación de un fotocatalista de material híbrido. Menudas nanocavidades fueron grabadas químicamente sobre la superficie de una película ultrafina de dióxido de titanio, el fotocatalizador más común. Aquellas nanocavidades fueron recubiertas con nanohojuelas de disulfuro de molibdeno, un material bidimensional con el espesor de un solo átomo.

Los catalizadores más comunes son capaces de convertir un ancho de banda limitado de luz a energía. El equipo de Yang potenció el ancho de banda de luz que puede ser aprovechado. Controlando la densidad de la disponibilidad del sulfuro dentro de las nanohojuelas, pueden producir energía desde las longitudes de onda ultravioleta-visible hasta la infrarroja cercana, haciendo al fotocatalizador hasta dos veces más eficiente que los ya conocidos.

Según Yang, en muchas situaciones, producir combustible químico de la energía solar es una mejor solución que producir electricidad de paneles solares. Esta última electricidad puede ser usada o almacenada en baterías, lo que degrada, mientras que el gas de hidrógeno es fácilmente almacenada y transportada.

Fabricar el catalista es relativamente fácil y no tan costoso. Ahora, los científicos se enfocan en producir sus catalistas a gran escala y mejorar su rendimiento; apuntan, por ejemplo, a que en el futuro sea posible extraer hidrógeno de las aguas residuales.

Los esfuerzos alternativos a los combustibles fósiles no solo se dirigen a los paneles solares. Un reciente estudio publicado en Nature Communications propuso el uso de motores en grandes masas de agua dulce para sacar partido de la evaporación de estas para generar energía. De ser capaces de aprovecharla, sería una fuente inacabable de energía limpia y hasta competiría con los propios paneles solares, indicó el trabajo.

Fuente: Energy & Environmental Science