Fotosíntesis artificial, la forma de producir hidrógeno de una forma más eficiente

Desde hace meses, te venimos hablando de la importancia que tendrá el hidrógeno en un futuro a medio o largo plazo para combatir la crisis energética y reducir las emisiones y te hemos mostrado diferentes métodos para obtener este elemento. Ahora, llega esta nueva forma de producir hidrógeno de una forma más eficiente, mediante fotosíntesis artificial.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Michigan ha desarrollado un panel solar con un nuevo catalizador que imita la fotosíntesis de las plantas y permite separar el hidrógeno y el oxígeno del agua con una eficiencia muy superior a sistemas similares, tal y como recoge El Confidencial. 

El trabajo ha sido publicado en la revista Nature y, según los científicos estadounidenses, este nuevo método de obtener hidrógeno verde puede reducir los costes de producción del hidrógeno de manera notable. 

Como es de sobra conocido, el hidrógeno renovable o verde es aquel que se obtiene utilizando energías renovables. El problema es que es mucho más caro de producir que el hidrógeno obtenido de combustibles fósiles. 

Fotosíntesis artificial, la forma de producir hidrógeno de una forma más eficiente

El nuevo catalizador que han desarrollado los investigadores de la Universidad de Michigan realiza un proceso de fotosíntesis artificial. Para ello, se inspira en la capacidad que tienen las plantas para separar el hidrógeno y el oxígeno del agua mediante la fotosíntesis. 

Este catalizador está formado con nanoestructuras de nitruro de indio y galio cultivadas sobre una superficie de silicio. Esto produce una oblea semiconductora que atrapa la luz y la convierte en electrones libres y espacios huecos con carga positiva que se producen cuando la luz libera electrones. 

Esta estructura tiene unas bolas metálicas a escala nanométrica que usan esos electrones y huecos para dirigir la reacción. La oblea incluye también una capa aislante que la mantiene a una temperatura de 75 grados Celsius, la temperatura que favorece la reacción química y permite que el catalizador funcione correctamente, según los investigadores.

El equipo realizó pruebas en el exterior, utilizando luz solar, y en el interior, con una temperatura controlada. En el primer caso, el sistema logró producir hidrógeno con una eficiencia del 6,1%, mientras que en el interior lo hizo con una eficiencia del 9%. 

Ahora, el equipo estadounidense piensa en mejorar la eficiencia y conseguir un hidrógeno de alta pureza que se pueda utilizar directamente para alimentar pilas de combustible.

Las ventajas del nuevo catalizador

La mayor eficiencia del nuevo método de obtención de hidrógeno verde, basado en la fotosíntesis artificial, se debe, por un lado, a la capacidad de concentrar la luz solar sin destruir el semiconductor y, por otro, a la posibilidad de usar la parte de mayor energía del espectro solar para dividir el agua y la parte inferior del espectro para proporcionar el calor que favorece la reacción. 

Otra de las claves del nuevo sistema es la reducción del tamaño del semiconductor en más de 100 veces, comparado con otros semiconductores, según señala uno de los investigadores, Peng Zhou. Esta pieza suele ser la parte más cara del dispositivo, lo que permite abaratar el proceso de obtención del hidrógeno.

El equipo asegura, además, que el nuevo catalizador semiconductor es autorreparable, mejora con el uso y es capaz de resistir la degradación que suelen sufrir estos dispositivos hasta una intensidad de luz concentrada equivalente a la de 160 soles.