El equipo de investigadores de la Universidad Rice ha desarrollado un extraordinario dispositivo que combina semiconductores de haluro de perovskita de última generación con electrocatalizadores para convertir la luz solar en hidrógeno. Este avance representa un paso de gigante en los esfuerzos por producir energía limpia y presenta una plataforma flexible para una amplia gama de reacciones químicas que utilizan la electricidad del sol para transformar materias primas en combustibles.
Cómo este dispositivo convierte la energía solar en hidrógeno
Los investigadores diseñaron y construyeron un dispositivo denominado fotorreactor integrado con barrera anticorrosión utilizando semiconductores de haluro de perovskita y electrocatalizadores. La estructura, desarrollada por el ingeniero químico y biomolecular Aditya Mohite, alcanza una notable eficiencia de conversión de energía solar en hidrógeno del 20,8%, al tiempo que aísla el semiconductor del agua sin obstaculizar la transferencia de electrones.
El estudio, publicado en Nature Communications, demuestra el potencial de este dispositivo como plataforma flexible para diversas reacciones químicas que aprovechan la electricidad recibida por el sol para transformar materias primas en combustibles alternativos.
Funcionamiento del dispositivo
La tecnología fotoelectroquímica se utilizaba anteriormente para generar hidrógeno verde con una eficiencia baja y un coste elevado, debido a las limitaciones de los semiconductores. Sin embargo, el dispositivo recién desarrollado, descrito como célula fotoelectroquímica, ofrece una eficiencia superior y utiliza un semiconductor de bajo coste.
Destaca por su capacidad de absorber luz, convertirla en electricidad y utilizarla para alimentar una reacción química, todo en el mismo dispositivo. Según declaraciones de uno de los estudiantes participantes en el proyecto, este dispositivo destaca por una eficiencia récord y el uso de un semiconductor muy asequible; a diferencia de todos los demás dispositivos similares.
El equipo de investigación dirigido por Mohite convirtió su eficaz célula solar en un reactor de separación de agua utilizando la energía captada. Sin embargo, se enfrentaron a obstáculos adicionales mientras desarrollaban el dispositivo porque los haluros de perovskita tienen poca estabilidad en el agua, y los recubrimientos utilizados para el aislamiento acabaron obstaculizando los semiconductores, dañándolos o haciéndolos ineficaces. A pesar de estas dificultades, los científicos lograron una notable eficiencia de conversión de energía solar en hidrógeno, desarrollando una eficaz barrera anticorrosión que permitió a los semiconductores funcionar en un entorno estable.
El éxito del equipo de ingenieros radica en su constancia
Fue después de enfrentarse a estos numerosos retos, que el equipo de investigación dio por fin con la tecla al desarrollar una barrera de dos capas. La capa primaria tenía una doble función: Bloquear el agua y crear un contacto eléctrico entre las capas de perovskita y la capa protectora.
Su diseño dio lugar a una notable eficiencia de conversión de energía solar en hidrógeno. El éxito demostró la capacidad de la barrera para funcionar con distintas reacciones y semiconductores, lo que la convierte en una solución versátil para innumerables sistemas. Los investigadores creen que el dispositivo tiene un enorme potencial en la economía del hidrógeno, que podría transformar la dependencia de los combustibles fósiles en favor de la energía solar.
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