Nuevo método para producir hidrógeno a partir de la luz solar

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Hidrógeno


Un grupo de científicos de la Universidad de Kentucky y la Universidad de Louisville han determinado que un material semiconductor de bajo costo puede ser “ajustado” para generar hidrógeno a partir del agua utilizando la energía solar.

La investigación, financiada por el Departamento de Energía de EE.UU., ha sido dirigida por los Profesores Madhu Menon, R. Michael Sheetz y Mahendra Sunakara. Sus resultados se han publicado en el número 1 de la revista Physical Review Journal (Phys Rev B 84, 075304).

Los autores han demostrado que una aleación formada por una sustitución de un 2% de antimonio (Sb) en el nitruro de galio (GaN) tiene las propiedades eléctricas adecuadas para que la energía de la luz solar pueda dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, un proceso conocido como división fotoelectroquímica del agua (PEC). Cuando la aleación se sumerge en agua y se expone a la luz del sol, el enlace químico entre las moléculas de hidrógeno y el oxígeno se rompe, y el hidrógeno se puede recoger.

El nitruro de galio (GaN) es un semiconductor cuyo uso se ha generalizado para la realización de paneles LEDs desde 1990. El antimonio es un metaloide que tambien ha experimentado un aumento en su demanda por aplicaciones microelectrónicas. De esta forma, la aleación GaN-Sb es una buena candidata para la división de agua PEC. La aleación funciona como un catalizador en la reacción, por lo que no se consume y puede re-usarse indefinidamente.

El hidrógeno se considera un elemento clave en la transición hacia las energias limpias. Puede ser utilizado en pilas de combustible para generar electricidad, se puede quemar para producir calor y se utiliza en motores de combustión interna para vehículos. Al quemarse, el hidrógeno se combina con el oxígeno para formar vapor de agua como único residuo. Finalmente, el hidrógeno también posee diferentes aplicaciones en la ciencia y en la industria.

Dado que el gas de hidrógeno libre no se encuentra en abundancia en la tierra, debe conseguirse a partir de otros compuestos. Es por ello que el hidrógeno no se considera una fuente de energía, sino más bien un “portador de energía”. Actualmente se necesita una gran cantidad de energía eléctrica para generar hidrógeno a partir de una molécula de agua, por lo que actualmente la mayor parte de hidrógeno que se consigue hoy día proviene de fuentes no renovables como el carbón o el gas natural.

Tal y como afirma el Profesor Sunkara:

La producción actual de hidrógeno involucra una gran cantidad de emisiones CO2. Una vez que esta aleación esté ampliamente disponible, es concebible que se utilice en los hogares y vehículos para reducir a cero estas emisiones.

Artículo | Visible-light absorption and large band-gap bowing of GaN1−x Sbx from first principles

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