Los investigadores de la Universidad de Rice han creado un Dispositivo de bajo costo que divide el agua para producir combustible de hidrógeno.

La plataforma desarrollada por el laboratorio de la Escuela de Ingeniería Brown del científico de materiales de Rice, Jun Lou, integra electrodos catalíticos y células solares de perovskita que, cuando es provocado por la luz del sol, produce electricidad. La corriente fluye hacia los catalizadores que convierten el agua en hidrógeno y oxígeno, con una eficiencia de luz solar a hidrógeno tan alta como 6.7%.

Este tipo de catálisis no es nuevo, pero el laboratorio empaquetó una capa de perovskita y los electrodos en un solo módulo que, cuando se deja caer en el agua y se coloca a la luz del sol, produce hidrógeno sin más insumos.

La plataforma presentada por Lou, el autor principal y becario postdoctoral de Rice, Jia Liang y sus colegas en la revista American Chemical Society ACS Nano es un productor autónomo de combustible que, ellos dicen, debe ser fácil de producir a granel.

"El concepto es muy similar a una hoja artificial, "Lou dijo." Lo que tenemos es un módulo integrado que convierte la luz solar en electricidad que impulsa una reacción electroquímica. Utiliza agua y luz solar para obtener combustibles químicos ".

Las perovskitas son cristales con celosías en forma de cubos que se sabe que cosechan luz. Las células solares de perovskita más eficientes producidas hasta ahora logran una eficiencia superior al 25%, pero los materiales son caros y tienden a estresarse con la luz, humedad y calor.

"Jia ha reemplazado los componentes más caros, como platino, en células solares de perovskita con alternativas como el carbono, "Lou dijo." Eso reduce la barrera de entrada para la adopción comercial. Los dispositivos integrados como este son prometedores porque crean un sistema que es sostenible. Esto no requiere alimentación externa para mantener el módulo en funcionamiento ".

Liang dijo que el componente clave puede no ser la perovskita sino el polímero que la encapsula, protegiendo el módulo y permitiendo estar sumergido durante largos períodos. "Otros han desarrollado sistemas catalíticos que conectan la celda solar fuera del agua a electrodos sumergidos con un cable, ", dijo." Simplificamos el sistema encapsulando la capa de perovskita con una película de Surlyn (polímero) ".

La película estampada permite que la luz solar llegue a la celda solar mientras la protege y sirve como aislante entre las celdas y los electrodos. Dijo Liang.

"Con un diseño de sistema inteligente, potencialmente puede hacer un ciclo autosuficiente, "Lou dijo." Incluso cuando no hay luz solar, puede utilizar la energía almacenada en forma de combustible químico. Puede colocar los productos de hidrógeno y oxígeno en tanques separados e incorporar otro módulo como una celda de combustible para convertir esos combustibles nuevamente en electricidad ".

Los investigadores dijeron que continuarán mejorando la técnica de encapsulación, así como las propias células solares para aumentar la eficiencia de los módulos.