Investigadores liderados por la Universidad de Osaka desarrollan un nuevo fotocatalizador libre de metales y muestran la producción de hidrógeno a partir del agua impulsada por la luz visible e infrarroja cercana.

Osaka:el hidrógeno es el elemento más abundante del universo, y es considerado por muchos como un potencial combustible limpio del futuro. El agua y los combustibles fósiles contienen grandes cantidades de hidrógeno, pero desbloquear el combustible de dihidrógeno molecular de estas fuentes requiere una gran cantidad de energía, Poniendo en duda cualquier economía futura del hidrógeno. Convertir agua en hidrógeno utilizando energía solar podría abrir el camino hacia un combustible de hidrógeno limpio y barato. Sin embargo, este proceso se basa actualmente en fotocatalizadores que contienen metales preciosos caros, limitando su capacidad.

Ahora, Investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado un nuevo tipo de fotocatalizador para producir hidrógeno a partir del agua. que no solo está libre de metales costosos, sino que también absorbe una gama más amplia de luz solar que nunca. El grupo informó recientemente sus hallazgos en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

"Nos complace encontrar una buena cantidad de hidrógeno producido a partir del agua utilizando nuestro nuevo fotocatalizador compuesto con nitruro de carbono grafítico y fósforo negro, ", dice el autor principal, Tetsuro Majima." Pero lo que no esperábamos encontrar era que, incluso cuando usamos luz de baja energía, en el infrarrojo cercano, el fotocatalizador siguió produciendo hidrógeno ".

Como el grafito, el nitruro de carbono grafítico se forma en láminas grandes, pero las láminas de nitruro de carbono también tienen agujeros que pueden interactuar con moléculas de hidrógeno. En el pasado, Los fotocatalizadores basados ​​en nitruro de carbono han necesitado la ayuda de metales preciosos para producir hidrógeno a partir del agua. Los investigadores encontraron que el metal podría ser reemplazado por una especie de fósforo, que es un elemento muy abundante y económico.

Demostraron que su fotocatalizador era eficaz para producir hidrógeno a partir del agua utilizando energía de diferentes tipos de luz. Lo más inusual, incluso la luz del infrarrojo cercano con poca energía podría impulsar la producción de hidrógeno.

Los estudios del fotocatalizador de trabajo en la escala de tiempo de picosegundos revelaron que las fuertes interacciones entre el nitruro de carbono y el fósforo negro en el compuesto promovían la producción de hidrógeno. Cuando los dos materiales se probaron por separado, la energía de la luz solar se disipó rápidamente y se produjo poco o nada de hidrógeno.

El autor principal, Tetsuro Majima, dice:"La economía del hidrógeno se enfrenta a muchos desafíos, pero nuestro trabajo demuestra el potencial para producir hidrógeno de forma eficiente y económica a partir de agua con un fotocatalizador basado en elementos muy abundantes. Este es un paso importante para hacer que otras tecnologías basadas en hidrógeno sean económicamente y ambientalmente viables ".