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Fotosíntesis artificial genera hidrógeno para células de combustible

Publicado por Mónica González

Células de combustible alimentadas por hidrógeno y energía solar son las dos mayores esperanzas como fuentes de energía para el futuro, que sean más amigables ambientalmente y sobre todo sustentables.

La combinación de las dos entonces, es considerada como particularmente limpia: produce hidrógeno para alimentar las células a combustible rompiendo moléculas de agua con la luz solar sería de hecho el mejor de los mundos.

Esta es la llamada fotosíntesis artificial que viene siendo objetivo de investigaciones de varios grupos de científicos alrededor del mundo con diferentes abordajes.

Electrodo Fotocatalítico

Actualmente un equipo liderado por Thomas Nann y Christopher Pickett de la Universidad de East Anglia, en el Reino Unido, creó un fotoelectrodo eficiente y robusto y que puede ser fabricado con materiales comunes de bajo costo.

El nuevo sistema consiste de un electrodo de oro que está recubierto con capas formadas por nanopartículas de fosfato de Indio (InP). Continuadamente los investigadores agregaron un compuesto de hierro-azufre [Fe2S2(CO)6] sobre las capas.

Cuando se sumerge en agua y es iluminado con la luz del Sol, bajo una corriente eléctrica relativamente débil, este sistema fotoelectrocatalítico produce hidrógeno con una eficiencia de 60%.

Esta eficiencia relativamente elevada es un avance.

Fotosíntesis Artificial

Que el sistema funciona, no queda duda. Pero ¿como es que funciona? Entender los mecanismos de la reacción es esencial para mejorarla  y llevarla hasta aplicaciones prácticas.

Los investigadores teorizan el siguiente mecanismo para la reacción: las partículas de luz son absorbidas por nanocrstles de InP, excitando los electrones en su interior. En este estado excitado los electrones pueden ser transferidos para el compuesto de hierro azufre.

En una reacción catalítica el compuesto de hierro azufre entonces transfiere sus electrones hacia los iones hidrógeno (H+) del agua en torno, que son liberados bajo la forma de moléculas de hidrógeno (H2). El electrodo de oro provee los electrones necesarios para repoblar los nanocristales de InP.

Hidrógeno Industrial

En contraste con los procesos de fotosíntesis artificial ya explicados, el nuevo sistema funciona sin moléculas orgánicas. Estas moléculas precisan ser convertidas hacia un estado excitado para que puedan reaccionar, lo que hace con que se degraden a lo largo del tiempo.

Este problema limita el tiempo de vida de sistemas de fotosíntesis artificial con los componentes orgánicos.

El nuevo sistema ahora descubierto es puramente inorgánico y tiene por tanto, una vida útil mucho mayor.

El nuevo sistema de electrodo fotocatalítico es robusto, eficiente, barato y libre de metales pesados tóxicos, puede ser una alternativa altamente promisoria para la producción de hidrógeno industrial.

Además de ser muy promisores, el hidrógeno para las células a combustible actuales es fabricado a partir del gas natural, un primo cercano del petróleo.

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