Investigadores de la Universidad de Rice han creado un dispositivo eficiente y de bajo costo que divide el agua para producir hidrógeno. La plataforma desarrollada por el laboratorio de Brown School of Engineering integra electrodos catalíticos y células solares de perovskita que, cuando son activadas por la luz solar, producen electricidad. La corriente fluye hacia los catalizadores que convierten el agua en hidrógeno y oxígeno, con una eficiencia de luz solar a hidrógeno de hasta el 6,7%.
Este tipo de catálisis no es nuevo, pero el laboratorio empaquetó una capa de perovskita y los electrodos en un solo módulo que, cuando se deja caer al agua y se expone a la luz solar, produce hidrógeno sin más aportes.
"El concepto es ampliamente similar a una hoja artificial", explica Jun Lou, autor principal del proyecto. “Lo que tenemos es un módulo integrado que convierte la luz solar en electricidad que impulsa una reacción electroquímica. Utiliza agua y luz solar para obtener combustibles químicos”.
Las perovskitas son cristales con celosías en forma de cubo que se sabe que recogen la luz. Las células solares de perovskita más eficientes producidas hasta ahora alcanzan una eficiencia superior al 25%, pero los materiales son caros y tienden a estresarse por la luz, la humedad y el calor.
"El departamento ha reemplazado los componentes más caros, como el platino, en las células solares de perovskita con alternativas como el carbono", dijo Lou. “Eso reduce la barrera de entrada para la adopción comercial. Los dispositivos integrados como este son prometedores porque crean un sistema que es sostenible. Esto no requiere ninguna fuente de alimentación externa para mantener el módulo en funcionamiento ".
Por lo visto, el componente clave puede no ser la perovskita sino el polímero que lo encapsula, protegiendo el módulo y permitiendo que se sumerja durante largos períodos. "Otros han desarrollado sistemas catalíticos que conectan la célula solar fuera del agua con electrodos sumergidos con un cable", explican los autores. "Simplificamos el sistema encapsulando la capa de perovskita con una película de Surlyn (polímero)".
La película estampada permite que la luz solar llegue a la célula solar mientras la protege y sirve como aislante entre las células y los electrodos.
"Con un diseño de sistema inteligente, potencialmente puede hacer un ciclo autosostenible", dijo Lou. “Incluso cuando no hay luz solar, puede usar la energía almacenada en forma de combustible químico. Puede colocar los productos de hidrógeno y oxígeno en tanques separados e incorporar otro módulo como una celda de combustible para convertir esos combustibles nuevamente en electricidad”.
Los investigadores dijeron que continuarán mejorando la técnica de encapsulación y las células solares para aumentar la eficiencia de los módulos.
Turbomotor2000
09/05/2020