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

Aidan Dwyer, de tan sólo 13 años de edad, ya es un inventor con una patente sobre energía solar.

Todo empezó cuando paseando por los bosques de las Catskill Mountains, al norte del estado de Nueva York, notó que las ramas desnudas de los árboles no estaban orientadas al azar.

Después de investigar un poco descubrió algo verdaderamente fascinante, la pauta de distribución de las hojas en las ramas y de las ramas en el tronco de muchos árboles siguen la denominada Sucesión de Fibonacci.

Aidan Dwyer tuvo la genial idea de relacionar este hecho con la “dependencia” de la energía solar que tienen los árboles.

Se puso manos a la obra, y construyó dos pequeños captadores solares compuestos por un puñado de células fotovoltaicas para ver si la forma en que las ramas crecían en los árboles tenía realmente alguna influencia en la cantidad de luz que cada hoja recibía.

Uno de los modelos agrupaba los pequeños paneles siguiendo una distribución plana, igual a la que normalmente utilizamos para acomodar las células sobre cualquier techo. El segundo reproducía el patrón que el niño había observado en las ramas de los árboles.

Con esta redistribución, el segundo panel, permitía generar como mínimo un 20% más de energía. Y lo que es lo mejor de todo, en determinadas épocas del año como en invierno, este rendimiento se incrementa hasta alcanzar el 50% por sobre la distribución plana de toda la vida.

El diseño del árbol ocupa menos espacio que los paneles convencionales que no tienen una visión completa hacia el sur. Recoge más luz solar en invierno. La sombra y el mal tiempo, como la nieve, no son problema porque los paneles no son planos. Incluso se ve mejor porque se parece a un árbol. Un diseño de este tipo puede funcionar mejor en las zonas urbanas donde el espacio y la luz solar directa puede ser difícil de encontrar

Este fue el texto que escribió Aidan en la web del Museo Americano de Historia Natural, que lo nombró uno de los ganadores del premio de Jóvenes Naturalistas 2011.

Su modelo obtuvo un montón de interés por varias entidades al ver el potencial comercial de esta nueva tecnología.

La oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos concedió a Aidan la patente provisional por su gran innovación.

Gran futuro le espera al chico y tal como dice él mismo, la razón que le inspira:

Estoy interesado en la ciencia, pienso que ayuda al mundo

Vía | Yahoo News