Investigadores buscan desarrollar hidrógeno más sostenible

Los especialistas de la Universidad de Uppsala trabajan reemplazar los materiales a base de metales que, por ocasiones, son tóxicos en el proceso de generación de hidrógeno.

Un grupo de investigación del Laboratorio Ångström de la Universidad de Uppsala de Suecia trabajan en el desarrollo de fotocatalizadores orgánicos de tamaño nanométrico, en busca de mejorar el proceso de generación de hidrógeno para uso energético.

En el proceso se requiere lo que se conoce como fotocatalizadores. Tradicionalmente, estos se han fabricado con materiales a base de metales que en ocasiones son tóxicos.

En comparación con los fotocatalizadores tradicionales, los puntos de polímero (Pdots) son tan pequeños, se distribuyen uniformemente en el agua, lo que proporciona una mayor superficie de reacción, por lo que se puede almacenar más luz en forma de gas hidrógeno.

"Combinar varios componentes que absorben la luz en diferentes longitudes de onda es la forma más fácil de crear un sistema en el que todas las superficies visibles capten la luz. Pero lograr que estos componentes funcionen bien juntos en un sistema fotocatalítico es un desafío", comentó Haining Tian, ​​profesor asociado de Química Física en la Universidad de Uppsala.

Para investigar qué tan bien funcionan juntos los diversos componentes, los investigadores utilizaron técnicas espectroscópicas en las que el Pdot estuvo expuesto a la luz durante un cierto período de tiempo. Así pudieron seguir cómo se crearon los intermedios fotoquímicos y, bajo iluminación, desaparecieron.

"Es emocionante ver que tanto la transferencia de energía ultrarrápida como la transferencia de electrones tienen lugar en una partícula, y esto ayuda al sistema a hacer uso de la luz y separar la carga para el proceso catalítico", detalló Aijie Liu, investigador postdoctoral en el Departamento de Química del Laboratorio Ångström.

De este modo, los investigadores han logrado optimizar el sistema de puntos poliméricos de tres componentes para que catalice la conversión de energía solar en hidrógeno con una tasa de eficiencia del 7% a 600 nanómetros (nm). Esto es significativamente mejor que el 0.3% a 600 nm obtenido por el grupo cuando estaban trabajando en Pdots que constan de un solo componente.

Anteriormente, un problema era que los fotocatalizadores se degradaban prematuramente, pero ahora los investigadores no pudieron discernir ninguna degradación distintiva incluso después de 120 horas de pruebas.

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