Actualizado: 07/07/2022
Mediante el uso de una película polimérica que protege las células fotovoltaicas, los investigadores de la Universidad de Rice producen hidrógeno solar directamente en el agua.
El nuevo sistema de producción de hidrógeno de bajo coste se inspira en las hojas artificiales.
Investigadores de la Universidad de Rice han diseñado un dispositivo eficiente y de bajo coste para la producción de hidrógeno solar. Y para ello recurrieron a la última apuesta de la industria fotovoltaica: perovskita, óxidos artificiales cuya estructura cristalina imita la del mineral natural.
Los investigadores han unido una capa de perovskita con electrodos catalíticos basados en fosfuro de cobalto (CoP), en un solo módulo. Una vez en el agua e iluminado, el módulo produce electricidad de las células y la corriente fluye hacia los electrodos. Aquí tiene lugar la electrólisis de las moléculas de agua, produciendo hidrógeno y oxígeno. En general, la reacción completa, desde la luz solar hasta el hidrógeno, tiene una eficiencia del 6,7%.
El módulo, por lo tanto, es un productor de combustible autosuficiente que, según los investigadores, tiene la ventaja de ser fácil de producir.
El concepto es básicamente similar al de una hoja artificial. Lo que tenemos es un módulo integrado que transforma la luz solar en electricidad, que a su vez desencadena una reacción electroquímica. De esta manera, usa el agua y la luz solar para fabricar combustibles químicos.
Jun Lou.
Las células solares en la perovskita han logrado una eficiencia de más del 25%, pero los materiales son caros y tienden a «estresarse» por la humedad y el calor. Por esta razón, los investigadores han sustituido los componentes más caros, como el platino, por materiales alternativos, como el carbono.
Sin embargo, según los investigadores el componente clave no es la perovskita, sino el polímero que la encapsula (una fina película de Surlyn), protegiendo el módulo y permitiendo que se sumerja durante largos períodos. La película moldeada permite que la luz llegue a la célula solar mientras la protege y actúa como aislante entre las células y los electrodos catalíticos.
Con un diseño de sistema inteligente, puedes crear potencialmente un circuito autosuficiente. Incluso cuando no hay luz solar, se puede usar la energía almacenada en forma de combustible químico. Puedes poner productos de hidrógeno y oxígeno en tanques separados e incorporar otro módulo para convertir esos combustibles en electricidad.
Jun Lou.
La investigación fue publicada en ACS Nano.
Más información: news.rice.edu
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