Investigadores de la Universidad de Houston han encontrado un catalizador que puede generar rápidamente hidrógeno a partir del agua utilizando la luz solar. potencialmente creando una fuente de energía limpia y renovable.

Su investigación, publicado en línea el domingo en Nanotecnología de la naturaleza , implicó el uso de nanopartículas de óxido de cobalto para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

Jiming Bao, autor principal del artículo y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UH, dijo que la investigación descubrió un nuevo fotocatalizador y demostró el potencial de la nanotecnología en la ingeniería de la propiedad de un material, aunque queda más trabajo por hacer.

Bao dijo que los experimentos fotocatalíticos de separación de agua se han probado desde la década de 1970, pero este fue el primero en usar óxido de cobalto y el primero en usar agua neutra bajo luz visible con una alta eficiencia de conversión de energía sin cocatalizadores ni productos químicos de sacrificio. El proyecto involucró a investigadores de UH, junto con los de Sam Houston State University, la Academia de Ciencias de China, Universidad Estatal de Texas, Carl Zeiss Microscopy LLC, y la Universidad de Sichuan.

Los investigadores prepararon las nanopartículas de dos formas, mediante ablación láser de femtosegundos y mediante molienda mecánica de bolas. A pesar de algunas diferencias, Bao dijo que ambos funcionaron igualmente bien.

Se utilizaron diferentes fuentes de luz, que van desde un láser hasta una luz blanca que simula el espectro solar. Dijo que esperaría que la reacción funcionara igualmente bien con la luz solar natural.

Una vez que se agregan las nanopartículas y se aplica la luz, el agua se separa en hidrógeno y oxígeno casi de inmediato, produciendo el doble de hidrógeno que de oxígeno, como se esperaba de la relación 2:1 de hidrógeno a oxígeno en moléculas de agua H2O, Dijo Bao.

El experimento tiene potencial como fuente de combustible renovable, pero a una tasa de eficiencia de energía solar a hidrógeno de alrededor del 5 por ciento, la tasa de conversión es todavía demasiado baja para ser comercialmente viable. Bao sugirió que una tasa de eficiencia más factible sería de alrededor del 10 por ciento, lo que significa que el 10 por ciento de la energía solar incidente se convertirá en energía química de hidrógeno mediante el proceso.

Quedan por resolver otros problemas, así como, incluida la reducción de costes y la ampliación de la vida útil de las nanopartículas de óxido de cobalto, que los investigadores encontraron se desactivó después de aproximadamente una hora de reacción.

"Se degrada demasiado rápido, "dijo Bao, quien también tiene nombramientos en ingeniería de materiales y el Departamento de Química.

La obra, apoyado por la Fundación Welch, conducirá a futuras investigaciones, él dijo, incluyendo la pregunta de por qué las nanopartículas de óxido de cobalto tienen una vida útil tan corta, y cuestiones relacionadas con las propiedades químicas y electrónicas del material.