Célula Solar Que Descompone Directamente el Agua En Hidrógeno y OxÃgeno
Las plantas, los árboles y las algas lo hacen. Incluso algunas bacterias y musgos también. Pero los cientÃficos han tenido que dedicar muchos esfuerzos para desarrollar métodos que permitan convertir la luz del Sol en un combustible útil. Ahora, unos investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han desarrollado un dispositivo que puede descomponer el agua y producir hidrógeno recuperable.
El prototipo actual de este dispositivo sólo es la prueba del concepto y por consiguiente resulta poco eficiente. Pero finalmente, se podrÃan conseguir sistemas catalizadores con una eficiencia de conversión solar de entre un 10 y un 15 por ciento. Si esto pudiera lograrse, la fotólisis del agua proporcionarÃa una fuente limpia de combustible de hidrógeno a partir del agua y la luz solar.
Aunque ahora las células solares pueden producir electricidad a partir de la luz visible con eficiencias mayores que el 10 por ciento, las células solares de hidrógeno, como las desarrolladas por Craig Grimes, profesor de ingenierÃa eléctrica en la Universidad Estatal de Pensilvania, han estado limitadas por la pobre respuesta espectral de los semiconductores utilizados. En principio, los absorbentes moleculares de la luz pueden utilizar una mayor parte del espectro visible en un proceso que imita a la fotosÃntesis natural. La fotosÃntesis utiliza la clorofila y otras moléculas para absorber luz visible.
Hasta ahora, los experimentos con moléculas naturales y sintéticas de ese tipo han producido hidrógeno u oxÃgeno utilizando productos quÃmicos consumidos en el proceso, pero todavÃa no han dado lugar a un proceso continuo. Generalmente esos procesos también costarÃan más que la descomposición del agua por medio de la electricidad. Una razón para esta dificultad es que una vez producidos, el hidrógeno y el oxÃgeno se recombinan fácilmente.
Thomas E. Mallouk, profesor de FÃsica y QuÃmica de los Materiales, y W. Justin Youngblood, ambos de la Universidad Estatal de Pensilvania, junto con colaboradores de la Universidad Estatal de Arizona, han desarrollado un sistema catalizador que, combinado con un tinte, puede imitar la transferencia de electrones y los procesos de oxidación del agua que se producen en los vegetales durante la fotosÃntesis.
La clave de su proceso es un diminuto complejo de moléculas con un catalizador central de moléculas de óxido de iridio rodeadas por moléculas de tinte rojo-anaranjado. Estos racimos son de aproximadamente 2 nanómetros de diámetro, con el catalizador y componentes del tinte siendo aproximadamente del mismo tamaño. Los investigadores escogieron el tinte rojo-anaranjado porque absorbe la luz del Sol en la banda azul que tiene la mayor energÃa. El tinte utilizado también se ha estudiado meticulosamente en anteriores experimentos sobre fotosÃntesis artificial
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