Hidrógeno y células solares para producir electricidad de forma sostenible

Unos investigadores de la Universidad de Rice han creado un dispositivo eficiente y de bajo costo que divide el agua para producir hidrógeno.

La plataforma ha sido desarrollada por el laboratorio de Brown School of Engineering, y esta se basa en la integración de electrodos catalíticos y células solares de perovskita que una vez activadas por la luz solar, producen electricidad.

La corriente que nace de esa activación fluye hacia los catalizadores que convierten el agua en hidrógeno y oxígeno, con una eficiencia de luz solar a hidrógeno de hasta el 6,7%.

Crear hidrógeno a través de la renovación de técnicas conocidas implica seguir evolucionando hacia la sostenibilidad

Este tipo de catálisis no es nuevo, lo nuevo es que el laboratorio empaquetó una capa de perovskita y los electrodos en un solo módulo que una vez que caen al agua y se exponen a la luz solar, producen hidrógeno sin la necesidad de contar con más aportes.

Pero, ¿qué son las perovskitas? Pues se trata de unos cristales con celosías en forma de cubo que recogen la luz. Se cuenta solo con aquellas células solares de perovskita más eficientes.

Dichas células consiguen alcanzar una eficiencia superior al 25%, pero el problemas es que los materiales son caros y tienden a estresarse por la luz, la humedad y el calor.

Volviendo a la catálisis, Jun Lou, autor principal del proyecto explicaba que el concepto es muy similar a una hoja artificial, pues cuentan con un módulo integrado que convierte la luz solar en electricidad que consigue dar lugar a una reacción electroquímica.

Para conseguir esto emplean agua y luz solar, y de esta forma obtienen combustibles químicos. El laboratorio decidió reemplazar los componentes más caros, como el platino, en las células solares de perovskita con alternativas como el carbono.

"Eso reduce la barrera de entrada para la adopción comercial. Los dispositivos integrados como este son prometedores porque crean un sistema que es sostenible. Esto no requiere ninguna fuente de alimentación externa para mantener el módulo en funcionamiento" comentaba Jun Lou.

De todas formas aún siguen estudiando, por que puede ser que la perovskita no sea el componente clave, sino que lo sea el polímero que lo encapsula, protegiendo el módulo y permitiendo que se sumerja durante largos períodos.

Los otros autores del proyecto explicaban que otros se encuentran desarrollando sistemas catalíticos que conectan la célula solar fuera del agua con electrodos sumergidos con un cable.

Consiguieron esto simplificando el sistema encapsulado una capa de perovskita con una película del polímero conocido como Surlyn

Dicha película estampada permite que la luz solar llegue hasta la célula solar a la vez que la protege y ejerce una acción de aislante ente las demás células y electrodos.

Sin luz solar se puede usar la energía almacenada en forma de combustible químico

"Con un diseño de sistema inteligente, potencialmente puede hacer un ciclo autosostenible. Incluso cuando no hay luz solar, puede usar la energía almacenada en forma de combustible químico" comentaba Jun Lou.

De esta forma se pueden colocar los productos de hidrógeno y oxígeno en tanques separados e incorporar otro módulo como una celda de combustible para convertir esos combustibles nuevamente en electricidad.

Los investigadores dijeron que junto con el hidrógeno tienen que seguir mejorando la técnica de encapsulación y las células solares para aumentar la eficiencia de los módulos.