Generando oxígeno a partir de la luz solar. agua y polímeros semiconductores. Crédito:LIMNO / EPFL
Los científicos de EPFL están generando oxígeno a partir de la luz solar, agua y polímeros semiconductores. Presentan un camino prometedor hacia la producción de combustible solar económica y escalable.
La fotosíntesis natural evolucionó para convertir el agua y la luz solar en oxígeno (O 2 ) y energía química almacenada. En las plantas este proceso no es muy eficiente, sin embargo, la posibilidad de convertir la luz solar en combustible químico de una manera económica y escalable a nivel mundial es un método muy atractivo para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Como tal, Los científicos han estado buscando rutas hacia imitaciones eficientes y económicas de la fotosíntesis natural durante décadas. Resulta que la O 2 El paso de producción es bastante complicado y sigue siendo un gran desafío hacia la fotosíntesis artificial.
Ahora, en un informe reciente publicado en Catálisis de la naturaleza , El profesor Kevin Sivula y sus compañeros de trabajo en el Laboratorio de Ingeniería Molecular de Nanomateriales Optoelectrónicos (LIMNO) en EPFL describen una mezcla de polímeros semiconductores, comúnmente conocida como electrónica plástica, que demuestra una oxidación del agua impulsada por la energía solar altamente eficiente (H 2 O → O 2 ).
En comparación con los sistemas informados anteriormente, que emplean materiales inorgánicos como óxidos metálicos o silicio y no han cumplido con los requisitos de rendimiento y costos para la industrialización, los materiales poliméricos reportados en este nuevo trabajo tienen propiedades sintonizables molecularmente, y son procesables en solución a baja temperatura, permitiendo la fabricación de dispositivos a gran escala a bajo costo de fabricación.
El avance del equipo de EPFL se logró al ajustar las propiedades de los polímeros para que coincidan con los requisitos de la reacción de oxidación del agua y al ensamblarlos en lo que se llama una mezcla de "heterounión masiva" (BHJ) que mejora aún más la eficiencia del catalizador impulsado por energía solar. reacción. Al optimizar también la conducción de las cargas electrónicas en el dispositivo mediante el uso de interfaces cuidadosamente diseñadas, se dieron cuenta de la primera demostración de un "foto-ánodo" oxidante de agua basado en una mezcla de polímero BHJ que exhibe un desempeño de referencia hasta la fecha, con un desempeño dos órdenes de magnitud mejor que los dispositivos de base orgánica anteriores. Es más, el equipo identificó factores clave que influyen en el desempeño sólido de O 2 producción, lo que ayudará a definir caminos a seguir para mejorar aún más el rendimiento.
En virtud del potencial de este enfoque, el sistema desarrollado por el profesor Kevin Sivula y sus colegas podría contribuir sustancialmente a avanzar en el campo de la electrónica basada en polímeros y establecer una ruta prometedora hacia la economía, eficiente, y producción escalable de combustible solar mediante fotosíntesis artificial.
