Las tecnologías solares surgen como una fuente de energía limpia y sostenible para la mitigación del cambio climático y en los últimos años creció el interés por la obtención de combustibles como el hidrógeno mediante fotoelectroquímica ya que es fácil almacenar y transportar.
Región 24/01/2024
Investigadores de Conicet y del Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín (Unsam) lograron dar con materiales que, a escala nanométrica, mejoran la obtención del gas hidrógeno (H2) a partir de utilizar agua y la luz solar, lo que significaría un gran avance para las energías renovables en busca de combatir el cambio climático.
La investigación es la tesis doctoral de Priscila Vensaus, licenciada en Ciencias Químicas, de 30 años, que generó un catalizador activado por luz para mejorar la obtención de combustibles solares que combina una película fotoactiva de dióxido de titanio nanoporoso y un catalizador de cobalto.
"En el instituto nos dedicamos a estudiar distintos tipos de nanomateriales y queríamos investigar sobre las energías renovables, que es algo nuevo para nosotros, en particular la producción de hidrógenos a partir de energía solar. Se usa la energía solar para romper la molécula de agua y producir este hidrógeno que después se puede usar como combustible limpio", dijo Vensaus, que hace cuatro años empezó con este estudio.
El gas hidrógeno (H2) es una molécula compuesta por dos átomos del elemento del mismo nombre, que tiene la capacidad de guardar energía en el enlace que los une y tiene como ventaja que cuando se lo quema -mezclándolo con oxígeno- libera energía generando como único producto agua, es decir, no produce dióxido de carbono, que es uno de los gases de efecto invernadero.
El proceso para obtener el hidrógeno se llama clivaje de agua fotoelectroquímico y se trata de aprovechar la luz solar para romper -o clivar- las moléculas de agua (H2O) y transformarlas en sus constituyentes hidrógeno (H2) y oxígeno (O2).
Además de la energía provista por la luz solar, para romper las moléculas de agua se necesita un fotocatalizador: un material que actúe como mediador, colectando la luz solar y transfiriendo la energía al agua. Hay muchos materiales que pueden actuar como mediadores, sin embargo, al día de hoy ninguno tenía una eficiencia lo suficientemente alta hasta el descubrimiento de esta investigadora.
"Buscamos entender cómo son los procesos de captura de luz y transferencia de energía para contribuir al desarrollo de fotocatalizadores con alta eficiencia. Para ello trabajamos en una escala un millón de veces más chica que un centímetro, es decir, con nanomateriales", explicó Vensaus sobre su paper titulado "Fotoelectrodos de titania mesoporosa modificados con CoPi para la división del agua: por qué menos es más", que fue publicado el 12 de enero en ACS Applied Engineering Materials, la revista de la Sociedad Estadounidense de Química dedicada a Materiales con aplicaciones en Ingeniería.
"Acá dimos con un catalizador de cobalto, que es lo que presentamos en el paper, que básicamente lo que hace es favorecer la reacción, o sea, hace más rápida la reacción de esta ruptura del agua", aclaró la científica.
Vensaus valoró los avances en su investigación porque en la actualidad también se utilizan otros procesos para obtener el hidrógeno que sí generan dióxido de carbono.
"A futuro, pensamos usar materiales para tratar de generar hidrógeno de una forma verde, sin generar contaminantes, porque actualmente el hidrógeno viene de procesos donde se genera dióxido de carbono, entonces no es muy ecológico", afirmó.
Esta investigación comprendió experimentos de ciencia básica para ver cuál era el material que mejor funcionaba, para llegar a tener en el futuro mayor rentabilidad.
"Todavía hay que estudiar, hay otros materiales que pueden llegar a funcionar mejor. Falta más investigación y más desarrollo", sostuvo la investigadora.
"El desarrollo científico es muy importante, son los científicos los que investigan distintos materiales o procesos que te pueden ayudar a tener una vida más amigable con el medio ambiente", resaltó Vensaus y destacó que la nanotecnología "viene creciendo mucho".
"Los materiales compuestos que creamos poseen propiedades únicas que derivan de su arquitectura en la nanoescala. Los materiales que tienen tamaño nanométrico tienen algunas propiedades interesantes que son distintas de los que son los materiales más grandes", aseveró la científica y vaticinó que las posibilidades de la nanotecnología "son infinitas".
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