Investigadors i investigadores del Departament de Física de l’UJI desenvolupen amb materials semiconductors la fulla artificial, un dispositiu per produir hidrogen en medi aquós únicament amb llum solar

18/05/2015 | SCP
Compartir

Compartir

Facebook
X
Linkedin
Whatsapp
Gmail
Imprimir

Investigadors e investigadores del Grup de Dispositius Fotovoltaics i Optoelectrònics de la Universitat Jaume I, dirigit pel catedràtic Juan Bisquert, han desenvolupat, fent ús de la nanotecnologia, un dispositiu amb materials semiconductors que en medi aquós genera hidrogen de forma autònoma emprant únicament llum solar. Aquesta tecnologia, que rep el nom de fotosíntesis artificial, està inspirada en la fotosíntesis que es produeix en la natura (procés en el que les plantes aprofiten l’energia solar per transformar la matèria orgànica en compostos orgànics, alliberant energia química emmagatzemada en els enllaços de la molècula adenosina trifosfat-ATP, i obtenint compostos energètics com sucres i carbohidrats).

La producció d’hidrogen de forma eficient utilitzant materials semiconductors i llum solar constitueix un repte crucial per fer realitat un canvi de model energètic fins una tecnologia de conversió sostenible, basada en recursos inesgotables i respectuosa amb el medi ambient. “Encara que el rendiment energètic del dispositiu no és, en aquests moments, suficient per pensar en la seva comercialització, estem explorant distintes vies per millorar la seva eficiència i demostrar que aquesta tecnologia constitueix una alternativa real per satisfer la demanda energètica del segle XXI”, comenta Sixto Giménez, un dels investigadors responsables del treball.

L’hidrogen és un element molt abundant en la superfície de la terra, però en la seua forma combinada amb l’oxigen: l’aigua (H2O). La molècula d’hidrogen (H2) conté molta energia que pot ser alliberada quan es crema degut a la reacció amb l’oxigen atmosfèric, donant com a únic residu del procés de combustió aigua. Per convertir l’aigua en combustible (H2), cal trencar la molècula H2O separant els seus components i per que el procés es realitze de forma renovable (sense utilitzar reserves fòssils del subsòl) és necessari utilitzar un dispositiu que empre l’energia de radiació solar, i sense cap altra ajuda, realitze les reaccions químiques de trencar l’aigua i formar hidrogen, de forma similar a com ho fan les fulles de les plantes, per això aquestos dispositius reben la denominació de fulla artificial.

El dispositiu és submergix en la solució aquosa i quan s’il·lumina amb una font de llum genera bombolles de gas hidrogen. En un primer pas, el grup d’investigació ha utilitzat una dissolució amb un agent oxidant de sacrifici i estudia l’evolució de l’hidrogen produït pels fotons. “Ara el repte més important-comenta Iván Mora, membre de l’equip que ha desenvolupat el dispositiu- és comprendre els processos físico-químics que es produeixen en el material semiconductor i en la seva interfase amb el medi aquós per racionalitzar el procés d’optimització del dispositiu”.

El desenvolupament de la fulla artificial és un gran desafiament científic per la dificultat que suposa la selecció dels materials que intervindran en el procés, de forma que funcionen de forma continuada i sense descompondre’s. Actualment, el Grup de Dispositius Fotovoltaics i Optoelectrònics de la Universitat Jaume I és un dels pocs grups d’investigació a nivell mundial que han demostrat la viabilitat d’un dispositiu d’aquestes característiques, junt als laboratoris nord-americans del MIT a Boston o NREL en Denver. El director del grup d’investigació Juan Bisquert comenta que “en comparació amb altres dispositius, el desenvolupat a l’UJI presenta l’avantatge del seu baix cost de producció i d’una major recol·lecció dels fotons incidents de la llum, utilitzant-se per a la producció d’hidrogen fotons fins i tot del espectre infraroig”.

En l’experimentació amb aquell dispositiu també hi han participat altres membres de grup d’investigació com Eva Maria Barea, Francisco Fabregat, Roberto Trevisan, Maria Victoria González, Pau Rodenas, Pablo P. Boix i Laura Badia.

El procés de generació d’hidrogen es pot vore en un vídeo a la web del grup d’investigació: http://www.elp.uji.es/

Vídeo en altres formats: http://www.svideo.uji.es/peli.php?codi=910&lg=

Informació proporcionada per: Servei de Comunicació i Publicacions