Electrónica alimentada por hidrógeno, viaje, y más puede estar un paso más cerca gracias al trabajo de un equipo colaborativo de científicos en Japón. Los investigadores han desarrollado un método eficiente para producir un componente clave necesario para convertir la energía solar y el agua en combustible de hidrógeno. un proceso llamado división fotoelectroquímica del agua. Publicaron sus resultados en octubre en Materiales de energía aplicada , una revista de la American Chemical Society.

"Con la abundancia de energía solar y agua, La división fotoelectroquímica del agua es una forma prometedora de aliviar el medio ambiente global y los problemas de almacenamiento de energía. "dijo el autor principal Katsuya Teshima, profesor del Departamento de Química de Materiales y director del Centro de Energía y Ciencias Ambientales de la Universidad de Shinshu. Teshima también está afiliada al Instituto de Tecnología Nanshin de la Prefectura de Nagano.

En agua dividida un ánodo fotográfico, que es un semiconductor y un cátodo metálico, absorbe la luz del sol. El semiconductor absorbe fotones de alta energía de esa luz, que fuerza la división de las moléculas alrededor del semiconductor. Esto hace que el oxígeno se divorcie del hidrógeno y se combine con otras moléculas de oxígeno libres. Los pares de hidrógeno y los pares de oxígeno se pueden canalizar por separado a los cátodos apropiados para almacenarlos y utilizarlos como energía.

El problema, sin embargo, según Teshima y compañero de trabajo, Suzuki, es que los primeros ánodos fotográficos propuestos solo podían absorber luz ultravioleta, que representa alrededor del cinco por ciento del espectro solar. Hecho de óxido de titanio, estos ánodos fotoeléctricos son muy eficientes para convertir la energía solar que capturan, pero no son una opción viable para uso industrial porque capturan muy poca energía solar.

Teshima y su equipo han recurrido al nitruro de tantalio, uno de los materiales sensibles a la luz más prometedores disponibles para su uso en la división del agua. No solo puede absorber la luz visible, pero también puede absorber luz con una longitud de onda de hasta 600 nanómetros, lo que permite una absorción de luz aún mayor. Los investigadores fabricaron previamente los cristales de nitruro de tantalio, pero el proceso fue complicado y la capa de cristal resultante varió en espesor y cobertura. Tal desnivel puede conducir a esfuerzos de división del agua ineficaces o incluso completamente ineficaces.

En este nuevo intento, Teshima colocó las muestras de tantalio metálico encima de compuestos de sodio en polvo, y los calentó con gas amoniaco a altas temperaturas. Los investigadores pudieron controlar cuán uniformemente reaccionaban los compuestos de sodio con el tantalio, así como el grosor de la capa de cristal al alterar la proporción de los compuestos de sodio, la temperatura, y el tiempo.

"Nuestro objetivo final es producir de manera eficiente gases de hidrógeno y oxígeno a partir de agua natural mediante el uso de nuestro foto-ánodo de flujo crecido, ", Dijo Teshima." Como los problemas ambientales y energéticos son problemas globales, queremos contribuir a sus soluciones ".