El hidrógeno es uno de los combustibles más importantes del futuro, y el Sol será una de las fuentes de energía más importantes. ¿Por qué no combinar los dos para producir hidrógeno directamente a partir de la energía solar sin ningún desvío que implique corriente eléctrica? ¿Por qué no usar un proceso similar al que usan las plantas en la fotosíntesis para convertir la luz solar en energía química?
Los investigadores del Instituto Max Planck de Alemania han desarrollado un catalizador que hace exactamente eso. Tal y como informan en la revista Angewandte Chemie, el disilicio de titanio divide el agua en hidrógeno y oxígeno. Y el semiconductor no sólo actúa como fotocatalizador, también almacena los gases producidos, lo cual permite una separación elegante del hidrógeno y el oxígeno.
“La generación de hidrógeno y oxígeno a partir del agua a través de semiconductores es una importante contribución al uso de la energía solar”, explica Martin Demuth (del Instituto Max Planck de Química Bioinorgánica en Mülheim an der Ruhr). “Los semiconductores adecuados para su uso como fotocatalizadores han sido difíciles de obtener, tienen unas características de absorción de luz poco favorables, o se descomponen durante la reacción”.
Demuth y su equipo han propuesto ahora una clase de semiconductores que no han sido usados antes para este propósito: silícidos. Para un semiconductor, el disilicio de titanio (TiSi2) tiene unas propiedades optoeléctricas muy poco usuales que son ideales para su uso en tecnología solar. Además, este material absorbe luz en un amplio rango del espectro solar, se obtiene fácilmente, y es barato.
Al inicio de la reacción, una ligera formación de óxido en el disilicio de titanio da como resultado la formación de los centros catalíticamente activos requeridos. “Nuestro catalizador divide el agua con una mayor eficiencia que la mayoría de los otros sistemas semiconductores que también funcionan con la luz visible”, dice Demuth.
Uno de los aspectos del sistema que es particularmente interesante es el almacenamiento reversible simultáneo del hidrógeno. La capacidad de almacenamiento del titanio es menor que los materiales habituales de almacenaje, pero es técnicamente más simple. Lo más importante es que temperaturas significativamente bajas son suficientes para liberar el hidrógeno almacenado.
El oxígeno también queda almacenado, pero se libera bajo distintas condiciones que el hidrógeno. Requiere temperaturas por encima de 100°C y oscuridad. “Esto nos da una forma elegante para una separación fácil y limpia de los gases”, explica Demuth. Él y sus socios estadounidenses, noruegos y alemanes han fundado una compañía en Lörrach, Alemania, para un posterior desarrollo y venta del proceso propietario.
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