Carburo de silicio cúbico para obtener combustible de hidrógeno del agua con ayuda de la energía solar
Una posible fuente de energía renovable es el gas hidrógeno producido a partir del agua con ayuda de la luz solar.
El hidrógeno tiene una densidad energética tres veces superior a la de la gasolina. Puede utilizarse para generar electricidad mediante una pila de combustible, y ya se comercializan coches que funcionan con hidrógeno. Cuando se utiliza el gas hidrógeno para generar energía, el único producto que se forma es agua pura. En cambio, cuando se produce el hidrógeno se crea dióxido de carbono, ya que la tecnología más utilizada actualmente depende de combustibles fósiles para el proceso. Así, se emiten entre 9 y 12 toneladas de dióxido de carbono cuando se produce una tonelada de gas hidrógeno.
Producir gas hidrógeno dividiendo las moléculas de agua en sus dos componentes, hidrógeno y oxígeno, empleando para ello electricidad generada mediante energía solar es un enfoque sostenible que podría dar gas hidrógeno utilizando fuentes renovables sin provocar emisiones de dióxido de carbono. Una de las principales ventajas de este método es la posibilidad de convertir la energía solar en combustible que puede almacenarse.
Las células solares convencionales producen energía durante el día y esta debe utilizarse inmediatamente o almacenarse, por ejemplo, en baterías. El hidrógeno es una fuente de energía prometedora que puede almacenarse y transportarse de un modo no muy distinto a como se hace con los combustibles tradicionales, como la gasolina y el gasóleo.
Sin embargo, no es una tarea fácil descomponer el agua utilizando la energía de la luz solar para obtener gas hidrógeno. Para lograrlo, es necesario encontrar materiales rentables que tengan las propiedades adecuadas para la reacción en la que el agua se divide en hidrógeno y oxígeno mediante la fotoelectrolisis. La energía de la luz solar que puede utilizarse para descomponer el agua se encuentra principalmente en forma de radiación ultravioleta y luz visible. Por lo tanto, se necesita un material que pueda absorber eficazmente dicha radiación para crear cargas que puedan separarse y tengan suficiente energía para dividir las moléculas de agua en gas hidrógeno y gas oxígeno. La mayoría de los materiales que se han investigado hasta ahora o bien son ineficientes en el uso de la energía de la luz solar visible (el dióxido de titanio, por ejemplo, solo absorbe la luz solar ultravioleta), o bien no tienen las propiedades necesarias para descomponer el agua de un modo eficaz que permita obtener fácilmente el gas hidrógeno (por ejemplo, el silicio).
El equipo de Jianwu Sun, de la Universidad de Linköping en Suecia, ha investigado el carburo de silicio cúbico. Sun y sus colegas han producido una forma de carburo de silicio cúbico que tiene muchos poros extremadamente pequeños. El material tiene propiedades prometedoras que sugieren que puede utilizarse de manera eficiente y rentable para producir gas hidrógeno a partir del agua utilizando la luz solar.
El estudio más reciente en esta línea de investigación y desarrollo muestra que este nuevo material poroso puede atrapar y aprovechar eficazmente la luz ultravioleta y la mayor parte de la luz solar visible. Además, la estructura porosa favorece la separación de las cargas que tienen la energía necesaria, mientras que los pequeños poros dan una mayor superficie activa. Esto mejora la transferencia de carga y aumenta la cantidad de sitios de reacción, lo que incrementa aún más la eficacia de la descomposición del agua.
El estudio, titulado «Nanoporous Cubic Silicon Carbide Photoanodes for Enhanced Solar Water Splitting», se ha publicado en la revista académica ACS Nano. (Fuente: NCYT de Amazings)
