Combustible a partir del agua, haciendo viable un viejo sueño científico

03 noviembre 2015

Ahora se ha logrado hacer una importante contribución al avance hacia ese difícil objetivo, al mejorar la eficiencia de procesos esenciales y ofrecer nuevas herramientas conceptuales que pueden ser aplicadas en la búsqueda del método idóneo de descomposición del agua con la luz solar.

El equipo de la química Kyoung-Shin Choi, de la Universidad de Wisconsin en Madison, y Giulia Galli, profesora de Estructura Electrónica y Simulaciones en la Universidad de Chicago, ambas instituciones en Estados Unidos, ha encontrado una forma de incrementar la eficiencia con la que un electrodo usado para descomponer agua absorbe fotones solares, mejorando al mismo tiempo el flujo de electrones de un electrodo a otro.

Las simulaciones permitieron al equipo de investigación comprender lo que estaba pasando a nivel atómico. El nuevo estudio ayudará a los investigadores en este campo a desarrollar formas de mejorar múltiples procesos usando un único tratamiento. Así que no se trata solo de haber conseguido alcanzar una eficiencia más alta, sino también de haber descubierto una estrategia para seguir mejorando dicha eficacia.

Cuando construyen un electrodo para capturar la energía de la luz solar, los científicos buscan utilizar tanta porción del espectro solar como sea posible, a fin de excitar los electrones en el electrodo y que estos se muevan del modo requerido que los deje disponibles para la reacción de descomposición del agua. Es igualmente importante, aunque es un problema del todo distinto, que los electrodos se muevan con facilidad de un electrodo a un “contraelectrodo”, creando un flujo de corriente. Hasta ahora, los científicos han tenido que usar manipulaciones separadas para incrementar la absorción de fotones y el movimiento de electrones en los materiales que están probando.

Descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno proporciona un modo de recolectar al primero como combustible. Esta imagen ilustra el proceso de descomposición en un material de electrodo sensible a la luz, el cual ha sido investigado por científicos de la Universidad de Chicago y de la de Wisconsin en un estudio experimental y mediante simulaciones informáticas. (Imagen: Peter Allen)

El equipo de investigación encontró que si calentaban un electrodo hecho del compuesto semiconductor vanadato de bismuto hasta 350 grados centígrados mientras fluía gas nitrógeno sobre él, parte de este último era incorporado al compuesto.

El resultado fue un notable aumento tanto en la absorción de fotones como en el transporte de electrones. Lo que no quedaba claro era cómo el nitrógeno estaba facilitando los cambios observados. Para averiguarlo, se recurrió a simulaciones informáticas, las cuales han revelado el mecanismo exacto. Este conocimiento será vital para perfeccionar el sistema y seguir avanzando por esta prometedora vía de desarrollo tecnológico.

03 de noviembre de 2015
Fuente: Noticias de la Ciencia