División Del Agua En El Technion

Traducido para porisrael.org por José Blumenfeld

La revista científica Nano Letters ha informado recientemente sobre un avance significativo en el campo de la producción de combustible a partir de hidrógeno. Un descubrimiento importante se produjo en el laboratorio de la Profesora Adjunta Lila Amirav de la Facultad de Química Schulich en el Technion, que muestra una eficiencia perfecta del 100% en la conversión de luz a hidrógeno a través de la división solar del agua. La investigación se realizó en el marco del Instituto de Nanotecnología Russell Berrie (RBNI) y el Programa Nancy y Stephen Grand Technion Energía (GTEP).

[Profesora Adjunta Lila Amirav]

La búsqueda de fuentes de energía limpias y renovables para el medio ambiente es indispensable frente a una crisis energética que se avecina y los problemas medioambientales como el calentamiento global. Un enfoque prometedor para hacer frente a estos desafíos es el uso de sistemas fotocatalizadores, que cosechan luz solar y dividen el agua, produciendo oxígeno molecular e hidrógeno.

Tanto la luz solar como el agua son abundantes y libres de las vulnerabilidades políticas y económicas que caracterizan al mercado de energía tradicional. El hidrógeno puede ser almacenado y utilizado como combustible transportable, para lidiar con el carácter intermitente de la radiación solar. A diferencia de los combustibles fósiles (petróleo, carbón o gas natural), el hidrógeno es una fuente no contaminante de energía. Esta conversión directa de energía solar a combustible alivia el problema de almacenamiento de energía, porque la gasolina (energía química) se puede almacenar más fácilmente que la electricidad o el calor.

El sistema fotocatalítico absorbe la luz y convierte la energía solar en cargas eléctricas positivas y negativas, que a su vez promueven las reacciones químicas que dividen el agua. Sin embargo, existen muchas limitaciones que impiden el desarrollo de tecnología eficiente y práctica. Hay estrictos requisitos relacionados con los materiales, comenzando con la adecuada absorción de luz, a través de la naturaleza de las cargas eléctricas que se pueden generar y, finalmente, la estabilidad y el precio. Otros desafíos se relacionan con el proceso mismo. La pérdida de las cargas eléctricas debido a reacciones o recombinaciones no deseadas daría lugar a una baja eficiencia. Por lo tanto, después de cuatro décadas de investigación mundial, aún no se han hecho realidad sistemas que sean suficientemente estables y eficientes para el uso práctico.

Los investigadores, el Dr. Philip Kalisman, el Dr. Yifat Nakibli, y la Profesora Asistente Lila Amirav de la Facultad de Química Schulich en el Technion han establecido un récord para una de las semi reacciones en este proceso, reportando una eficiencia del 100% para la reacción que utiliza las cargas negativas para la producción de hidrógeno a partir de agua. Estos resultados rompen todos los puntos de referencia convencionales anteriores para todos los sistemas, y dejan poco o ningún margen de mejora para esta particular semi reacción. La impresionante eficiencia se logró por medio de la utilización de un único fotocatalizador de nanopartículas, que opera en un entorno básico.

El sistema desarrollado consiste en dos semiconductores, una pequeña partícula esférica de tamaño nano (punto cuántico) de un material singular, incrustado dentro de un segundo material de forma de barra, con una partícula de platino en la punta. El punto cuántico atrae las cargas positivas, mientras que las cargas negativas (electrones) se acumulan en la punta de platino. La separación física entre estas cargas es la clave para el éxito del sistema. Los electrones son responsables de la química – la reacción que produce hidrógeno a partir de agua.

Cada dos fotones forman una molécula de hidrógeno sin pérdidas – un objetivo que ha sido previamente considerado imposible de alcanzar. Con una conversión perfecta de toda la luz absorbida en hidrógeno, una sola nanopartícula fotocatalizadora puede producir 360.000 moléculas de hidrógeno por hora. Este es el rendimiento más alto alcanzado que jamás se haya informado.

http://pard.technion.ac.il/2016/03/05/hydrogen-breakthrough-water-splitting-at-technion/