Consiguen una eficiencia en la obtención de hidrógeno por electrolisis solar del agua del 12,3%.
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Hay resultados sobre nuevas marca en energía solar todas las semanas. Generalmente se refieren a elevar en cierta cantidad el rendimiento de algún tipo de célula fotovoltaica.
La inmensa mayoría de las células solares usadas están basadas en silicio, pero desde hace ya tiempo los mejores rendimientos (a precio muy elevado) se obtienen con las células multicapa de arseniuro de galio y similares, por lo que sólo son viables económicamente si se usan junto a concentradores ópticos.
Hay otras vías más baratas que se están investigando, como son las células de polímeros (plásticos) o las células de pigmentos. De momento no han alcanzado la eficiencia energética y durabilidad como para que sean rentables desde el punto de vista económico.
Las células de pigmentos usan una sustancia para absorber la luz y algún tipo de semiconductor barato. Funcionan de manera similar a como la fotosíntesis usa clorofila para obtener la energía del Sol. Hay recetas caseras para construir este tipo de células a base de juzgo de moras.
Ahora, un grupo de investigadores ha conseguido una marca mundial en el uso este tipo de células en su variante fotoelectroquímica para la obtención de hidrógeno del agua en un proceso que imita todavía más la fotosíntesis de las plantas. Consiguen la conversión de hidrógeno a partir de la luz solar con un rendimiento del 12,3%.
En estas células se emplea una base de perovskita como absorbente, que es un material común y barato que se usa, por ejemplo, en baterías convencionales de coches. Gracias al uso de este material se puede dejar de lado el empleo de elementos pertenecientes a las tierras raras que se usan en otras células fotoelectroquímicas, elementos que son más caros. Además, en este caso, se usan electrodos de hierro y níquel en lugar de los carísimo electrodos de platino de otros sistemas similares.
Este tipo de sistema divide el agua en hidrógeno y oxígeno cuando las células se exponen a la luz del Sol.
Las ventajas de este sistema sobre otros es que se produce hidrógeno directamente que se puede almacenar para su uso posterior como combustible en quemadores o en células de combustible para producir electricidad. De este modo, se puede usar energía de origen solar durante la noche.
Tanto la perovskita usada en célula como los electrodos de hierro y níquel son económicos, sus minerales origen abundan en la corteza terrestre y, desde luego, son más baratos que el platino.
Otra ventaja de este tipo de sistemas en general es que el consumo del hidrógeno producido produce vapor de agua que no contamina.
El alto valor en la eficiencia de esta célula se debe a que genera 1 voltio en circuito abierto en lugar de los 0,7 voltios de las células de silicio, por ejemplo. Para romper directamente la molécula de agua se necesita como mínimo de 1,7 voltios de diferencia de potencial, así que generalmente se montan en serie 3 o más células de silicio, cuando sólo son necesarias 2 de perovskita. Es la primera vez que se obtiene hidrógeno con este proceso con sólo dos células.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: EPFL / LPI / Alain Herzog.