Hoja artificial para producir combustible

Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech) diseñó un dispositivo fotoelectroquímico altamente eficiente que utiliza la energía del Sol para separar el agua en oxígeno e hidrógeno.

La generación y almacenamiento de energía renovable, como la solar o la eólica, son piezas clave para producir energía limpia. En 2010 el Caltech, con algunas instituciones asociadas como el Departamento de Energía de Estados Unidos, establecieron el Joint Center for Artificial Photosynthesis con un objetivo principal: desarrollar métodos económicos para producir combustibles utilizando sólo la luz del Sol, agua y dióxido de carbono imitando el proceso natural de la fotosíntesis de las plantas y el posterior almacenamiento de energía en forma de combustibles químicos.

El nuevo sistema consta de tres componentes principales: dos electrodos (un fotoánodo y un fotocátodo) y una membrana. El fotoánodo es un electrodo en el que se produce una reacción mediante la cual un material pierde electrones y el fotocátodo es un electrodo con carga negativa que produce una reacción donde el material recibe electrones. En este nuevo diseño, el fotoánodo utiliza la luz solar para oxidar las moléculas de agua, generando protones y electrones, así como oxígeno en estado gaseoso. El fotocátodo recombina los protones y los electrones y forma gas hidrógeno. Una parte clave es la membrana de plástico, que mantiene separados el oxígeno y el hidrógeno. Si éstos llegaran a mezclarse y accidentalmente entraran en contacto con sustancias combustibles, podría producirse una explosión. Esta membrana permite que el hidrógeno, que es el combustible, se recoja por separado y entre en una tubería.

Semiconductores como el silicio o el arseniuro de galio absorben la luz de manera eficiente y por lo tanto se utilizan en paneles solares. Sin embargo, se oxidan fácilmente cuando se exponen al agua. Gracias a un trabajo previo en el que se mostró que la adición de una capa de dióxido de titanio (material que se encuentra en pintura blanca y muchas pastas de dientes y protectores solares) de unos cuantos nanómetros de espesor podía evitar la corrosión y permitir el paso de luz y de electrones. El nuevo sistema de generación de combustible, también llamado hoja artificial, se dio a conocer en la revista Energy and Environmental Science en el mes de agosto. Los investigadores aseguran que su desarrollo fue posible gracias a los conocimientos, ideas y capacidades de un equipo integrado por personas de disciplinas distintas que trabajan con un objetivo común.

Martha Duhne

Web : www.comoves.unam.mx

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