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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Comentarios
Viendo esto, a qué esperamos para el cambio de los combustibles fósiles al hidrógeno? Eh gobiernos del mundo? Eh??
A ver cuanto tardan los magnates del petróleo en echarle el guante a esta tecnología para retener su salida lo más posible.
Eso no pasara nunca hasta que no se acabe el petroleo y no empiezen a comercializar ese nuevo metodo.
Y el litro de agua pase a valer 1,30€.
Saludos.
jejeje… no des ideas a los políticos...
mas de la mitad de la gente del mundo "paga" por esa cantidad de agua
Hola, se que posiblemente sea una pregunta tonta, pero si nos dedicamos a "quemar" hidrogeno a partir del agua, o de donde provenga; ¿no acabaremos al final un un deficit de hidrogeno en nuestra atmosfera o con falta de agua?
Gracias. :D
No existen las preguntas tontas, el único tonto es quien no las hace. Al quemar hidrógeno, este se combina con el oxígeno del aire para formar agua al tiempo que desprende una gran cantidad de energia. Para obtener hidrógeno se necesita también mucha energía en este caso para "romper" las moléculas de agua en hidrógeno (que almacenamos) y oxígeno, que se libera a la atmósfera. Así el resultado final es neutro.
Esto es por lo que el hidrógeno no se considera una fuente de energía sino más bien una forma de almacenarla y transportarla, aunque todavía con muchas dificultades técnicas.
En la atmósfera la cantidad de hidrógeno libre es ínfima, puesto que al ser un elemento tan ligero escapa al espacio.
-- editado por última vez a las 10:12
Resulta que normalmente utilizas el hidrógeno como fuente de energía volviéndolo a mezclar con el oxígeno y formando agua de nuevo, ahí está la ventaja, en que simplemente separas y vuelves a unir el agua. ¿y dónde está el truco? pues en que separas el agua mediante la energía solar y vuelves a crear agua donde te interese depositar la energía que vas a utilizar, por ejemplo en el motor de hidrógeno de un coche. Por lo tanto no habrá déficit de hidrógeno en el mundo ni falta de agua.
Si esta tecnología es masivamente usada, la cantidad de agua "partida" será muy grande y tendremos por un lado, un montón de hidrógeno almacenado y por otro, un montón de oxigeno liberado a la atmósfera.
Cierto que al "usar" el hidrógeno almacenado, se recombina con el oxígeno, pero...
Pensemos en el ciclo hidrológico. El agua evaporada en un sitio, se precipita en otro. Uno puede pensar que hay equilibrio (y globalmente lo hay), pero resulta que ¡hemos quitado agua a alguien para llevársela a otro!.
¿Quien asegura que el flujo del oxígeno libre, junto con una excesiva demanda en unos sitios y muy poca demanda en otros, no producirá un desequilibrio local? (si metes la cabeza en el horno a 100º y los pies en el congelador a -75º ¡estás a temperatura "ideal" de 24º!).
Un ejemplo, si te metes en una habitación mal ventilada (¿quien dice que las corrientes de aire en una ciudad aseguren una correcta ventilación? ejemplos hay muchos de concentración de agentes nocivos) con un motor de hidrógeno, ¡la cantidad de oxígeno disminuirá! (es decir, como si hubiera respirando muchas personas en la sala).
¡OJO!, que no digo que los posibles desequilibrios no sean admisibles en la práctica y que los flujos atmosféricos habituales no sean suficientes para mezclar sitios con poca o mucha demanda, etc... únicamente destaco que quizás se presupone que no tiene efectos adversos...
No creo que sea desequilibrante. Fíjate en los combustibles fósiles. Crean CO2 a partir de la combustión entre carbono y oxígeno. Y los niveles de CO2 (dejando aparte los plastas de lo del calentamiento global) no augmentan a niveles de dejar localmente un sitio sin oxígeno. Supuestamente, con el hidrógeno pasa lo mismo.
jose-juan, no te asustes, tal cosa no va a suceder.
mira el caso de las grandes ciudades, estan llenas de vehículos y maquinaria, esas ciudades consumen oxígeno que es una barbaridad, y liberan CO2 peor aún, sin embargo, no vemos gente muriendo asfixiada por el exceso de CO2 o falta de O2.
en el caso que en que nos metemos aquí, con el hidrógeno, pasa algo aún mejor. se utiliza, digamos 1litro de agua para obtener CO2 (algún químico te dirá cuanto sale de cada cosa O2 + H, hay unas fórmulas para eso) el asunto es que obtenemos los 2 elementos que antes formaban el agua. Como utilizaríamos energía solar y la aleación es solo un catalizador que no se gasta, no hay residuos extraños. ahora bien, nos llevamos el H que es el que nos interesa, y el O2 lo dejamos como desecho (igual que una planta o un árbol, como los muchos que hay en las ciudades, liberamos oxigeno) luego nos llevamos el fruto de nuestro trabajo y lo metemos en el coche, lo arrancamos, "quemamos" el H y voila, la energía que se empleó para dividir las moléculas de agua, se utiliza en mover el coche, y además, se rearma la molécula de agua (H + O2 del ambiente)
y claro que no provocamos diferencias de concentración en la atmósfera, eso o los bosques tropicales son el único lugar saludable para vivir, y los desiertos y las ciudades matan a sus visitantes por millares.
Por supuesto es sólo una hipótesis que, además, sólo pretende mostrar la necesidad de no dar por sentado algunas cuestiones.
Podría contrareplicarte fácilmente, puesto que:
1. no sólo en un sitio cerrado (como el que indicaba), sino también en centros urbanos sí hay deficiencia de oxígeno y exceso de CO2.
2. la mecánica del O, H2O, CO2, etc... puede ser muy diferente y tener comportamientos diferentes.
No obstante, ni tengo los conocimientos ni la capacidad (y ni las ganas) de hacer éstos análisis.
Únicamente apuntaba a la necesidad de prever posibles efectos adversos (que, como en el caso de los gases de efecto invernadero [aerosoles], sólo se corrigen cuando el daño existe; habiéndose podido prevenir...).
-- editado por última vez a las 15:28
Ya te digo, que como mucho, y tras la liberación de O2, lo único malo que podría ocurrir es el augmento del tamaño de los insectos. Así que preparaos los veranos porque en vez de mosquitos tigre habrá mosquitos elefante.
Muy bien por dejarnos el artículo. Lo leí y, aunque suena promisorio, hay reportes en la literatura en los que muestran que el band-gap no es determinante, de forma directa, en la fotoconversión del agua. Aún así es muy interesante que haya desarrollos computacionales para predecir estas propiedades.
¿Se sabe qué diferencia de eficiencia existe entre este método y la utilización de electricidad proveniente de paneles fotovoltaicos para provocar la electrólisis?
Pues para el método común necesitas el panel fotovoltaico para transformar la energía solar en eléctrica y luego usar esta energía con la electrólisis.
Este nuevo método, lo único que hace es sumergir en agua una aleación formada por una sustitución de un 2% de antimonio (Sb) en el nitruro de galio (GaN) y con que la luz solar le de a esa disolución, ya se rompen las moléculas de hidrógeno y oxígeno.
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