El hidrógeno es un combustible limpio y renovable que tiene el potencial de alimentar nuestros hogares y negocios y ayudarnos a reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Sin embargo, producir hidrógeno puede ser un desafío, especialmente de una manera rentable y sostenible.

Un enfoque prometedor para la producción de hidrógeno es mediante el uso de silicio. El silicio es un material semiconductor que abunda en la corteza terrestre. Cuando se expone al agua, el silicio puede producir gas hidrógeno mediante un proceso llamado división fotoelectroquímica del agua (PEC).

En la división del agua por PEC, la energía luminosa es absorbida por el semiconductor de silicio, lo que crea una corriente eléctrica. Esta corriente impulsa la división de las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.

La eficiencia de la división del agua por PEC depende de varios factores, incluido el tipo de silicio utilizado, la fuente de luz y el diseño de la celda. Sin embargo, los investigadores han logrado avances significativos en la mejora de la eficiencia de este proceso en los últimos años.

En 2017, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) informó sobre un nuevo tipo de fotoelectrodo de silicio que lograba una eficiencia de conversión de energía solar a hidrógeno del 12,4%. Esta es la eficiencia más alta jamás reportada para un sistema de división de agua PEC basado en silicio.

Los investigadores de Caltech utilizaron un tipo especial de silicio llamado silicio negro, que tiene una superficie rugosa que ayuda a absorber más luz. También utilizaron una fuente de luz concentrada y una celda especialmente diseñada para mejorar la eficiencia del proceso.

El desarrollo de este nuevo tipo de fotoelectrodo de silicio es un importante paso adelante en la búsqueda de una producción de hidrógeno rentable y sostenible. Con investigación y desarrollo continuos, la división del agua por PEC algún día podría convertirse en una fuente importante de energía limpia y renovable.

Beneficios del uso del silicio para la producción de hidrógeno

Existen varios beneficios al utilizar silicio para la producción de hidrógeno, que incluyen:

* Abundancia: El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno. Esto significa que es un material económico y fácilmente disponible.

* Estabilidad: El silicio es un material muy estable, lo que lo hace muy adecuado para su uso en entornos hostiles.

* No tóxico: El silicio no es tóxico, lo que significa que no supone ningún riesgo para la salud humana ni para el medio ambiente.

* Alta eficiencia: Los sistemas de división de agua PEC basados ​​en silicio pueden lograr altas eficiencias, lo que significa que pueden producir una gran cantidad de hidrógeno con una pequeña cantidad de energía.

Desafíos del uso del silicio para la producción de hidrógeno

También existen algunos desafíos asociados con el uso de silicio para la producción de hidrógeno, que incluyen:

* Alto costo: El silicio es un material relativamente caro, lo que puede dificultar la producción de hidrógeno a gran escala.

* Absorción de luz limitada: El silicio no absorbe muy bien la luz, lo que significa que puede resultar difícil generar suficiente electricidad para impulsar el proceso de división del agua.

* Corrosión: El silicio puede corroerse en presencia de agua, lo que puede reducir la eficiencia y la vida útil de los sistemas de división de agua PEC.

Direcciones de investigación

Los investigadores están trabajando para superar los desafíos asociados con el uso de silicio para la producción de hidrógeno. Algunas de las direcciones de investigación más prometedoras incluyen:

* Desarrollar nuevos tipos de materiales de silicio que sean más eficientes para absorber la luz y menos susceptibles a la corrosión.

* Mejora del diseño de la celda para aumentar la eficiencia del proceso de división del agua.

* Reducir el coste de los sistemas de división de agua PEC basados ​​en silicio.

Con investigación y desarrollo continuos, la división del agua por PEC basada en silicio algún día podría convertirse en una fuente importante de energía limpia y renovable.