Agua y luz solar: los ingredientes para producir hidrógeno de forma más rápida

Las fuentes de energía renovables suponen el futuro más inmediato y todos los países y empresas buscan encontrar esa descarbonización. La solar, la eólica o el hidrógeno son algunas de las soluciones que se plantean para llevar a cabo ese reto, motivo por el que los investigadores continúan estudiando sus posibilidades.

Por ello, un equipo de químicos de la Universidad de North Carolina en Chapel Hill ha desarrollado una estrategia innovadora para aprovechar la energía solar con el fin de producir hidrógeno a partir del agua, ofreciendo así una fuente de energía limpia y sostenible.

Bajo la dirección del profesor Alexander Miller, el estudio, titulado 'Autoensamblaje de catalizadores para acelerar la evolución electrocatalítica del H2 impulsada por luz bimetálica en el agua' y publicado en Nature Chemistry, explora un sistema que combina luz y electricidad para descomponer el agua en sus componentes básicos: hidrógeno y oxígeno.

Los investigadores han descubierto que ciertas estructuras moleculares promueven el autoensamblaje de catalizadores, es decir, moléculas que aceleran una reacción química sin ser consumidas en el proceso, formando micelas. Estas micelas son similares a los glóbulos de aceite que se forman en la superficie del agua cuando se agrega aceite de oliva.

La división del agua es un paso fundamental en las tecnologías de energía renovable, especialmente en la producción de hidrógeno como combustible limpio y sostenible. El hidrógeno así obtenido puede alimentar pilas de combustible, motores de combustión y otras aplicaciones, siendo el único subproducto el vapor de agua.

Miller explicó que esta división del agua tiene el potencial de almacenar la energía solar en forma de enlaces químicos, abordando así la naturaleza intermitente de la generación de energía solar. «La investigación sobre métodos eficientes y rentables para dividir el agua es un área de interés crucial en el campo de las energías renovables y el desarrollo sostenible», agregó. Los investigadores emplearon una técnica especial conocida como dispersión dinámica de la luz para medir el tamaño de los catalizadores, analizando las fluctuaciones en la intensidad de la luz dispersada. Esta técnica no invasiva proporcionó información valiosa sobre el tamaño, la forma y la distribución de los catalizadores.

Se observó que las micelas más grandes producían hidrógeno de manera más eficiente. Asimismo, se utilizaron técnicas analíticas como la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, que confirmó que los catalizadores estaban próximos entre sí dentro de estas partículas.

«Queremos aprovechar la energía de la luz solar y, en lugar de convertirla directamente en electricidad, como lo hace un panel solar en un techo, buscamos generar un combustible que pueda almacenarse y utilizarse según sea necesario para impulsar vehículos, cargar baterías o encender luces», añadió Miller.