Investigacion

FOTOSíNTESIS ARTIFICIAL: UNA FORMA DE OBTENER HIDRóGENO COMBUSTIBLE.

 INVESTIGACION >>  2018/05/17>>  Dr. Oscar Daniel Maynez Navarro




La búsqueda
de obtener energías renovables de fácil acceso y de bajo costo ha sido un reto
para la tecnología moderna. Hoy en día, una alternativa prometedora es la
separación de agua utilizando energía solar, ya que puede brindar energía
limpia. Al dividir el agua se obtiene hidrógeno, que es el combustible más
limpio, siendo agua su única emisión. El problema es que, obtener hidrógeno
mediante la separación de agua no siempre es amigable al ambiente, requiriendo
energía eléctrica o gas natural.



Existen
varias técnicas verdes para obtener hidrógeno combustible, entre ellas la
electrólisis, la termólisis y la fotocatálisis. Esta última posee ventaja
debido a que no requiere un sustrato conductor ni energía eléctrica, tan solo
necesitando luz solar y agua. Sin embargo, los rendimientos de estos procesos
han sido menores al 1%, por lo que se requiere de una buena selección de
fotocatalizador para realizar la separación y tener buena eficiencia.







Figura 1
Representación de bandas de energía del diodo fotoquímico con d (grosor radial)
mostrando un campo eléctrico que separa los acarreadores de cargas (electrones
y huecos), llevándolos a lados opuestos de la superficie del ánodo y cátodo.



El equipo
de Chowdhury, desarrollaron un diodo fotoquímico para mimetizar un proceso
fotosintético. El reto fue controlar el flujo de los acarreadores de carga
(electrones y huecos), el cual pudo lograrse con los diodos de InGaN (nitruro
de galio e indio) dopado con Mg (un dopante tipo p) que logra la separación de
los acarreadores de carga y dirigirlos a la oxidación del agua y reducción de
protones (Chowdhury, Trudeau, Guo, & Mi, 2018).



Figura 2
Imagen SEM de la nanoestructura de InGaN:Mg,
alineado a un sustrato de silicio. Escala de 1μm.





El diodo
demostró tener una conversión de aproximadamente 3.3% utilizando luz solar, el
triple que en otras investigaciones reportadas. A pesar de que 3% suene poco,
es un gran primer hallazgo debido a las ventajas que posee esta metodología. Gracias
a la estructura del diodo, se puede fácilmente redirigir los acarreadores de
carga de manera precisa y tan solo utilizando energía solar. Además, este diodo
permite que los gases generados no se recombinen, lo que minimiza la
regeneración de agua. Otra ventaja es que el agua utilizable es neutra (pH =
7), lo cual era un impedimento con anterioridad.



Los autores
mencionan que, esta metodología puede dar pauta a otras investigaciones, como
la reducción de CO2 a hidrocarburos. Ellos esperan que en futuros
proyectos puedan mejorar esta conversión hasta un 20%, para así competir ante
las metodologías de mayor rendimiento.  



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