Un equipo del Institute of Science Tokyo alcanzó un hito en la generación de hidrógeno solar al duplicar la eficiencia mediante un fotocatalizador sensibilizado capaz de aprovechar luz visible de onda larga, hasta los 800 nanómetros. Este rango del espectro, abundante y estable incluso con nubosidad, había sido poco explotado por las tecnologías tradicionales.
El trabajo, publicado en ACS Catalysis, aborda uno de los cuellos de botella históricos de la fotosíntesis artificial.
El reto de la fotosíntesis artificial
Producir hidrógeno a partir de agua con energía solar es una vía limpia y directa: sin combustión, sin carbono y sin emisiones. El proceso se apoya en fotocatalizadores, materiales que absorben luz y la convierten en energía química para separar el agua en hidrógeno y oxígeno.
La limitación ha sido que muchos catalizadores convencionales solo capturan una fracción del espectro solar, sobre todo la luz visible de mayor energía, dejando fuera la radiación roja y cercana al infrarrojo, que es la más constante en condiciones reales.
Osmio en vez de rutenio
El grupo liderado por el profesor Kazuhiko Maeda y la investigadora Haruka Yamamoto optó por modificar el metal central del fotosensibilizador. Sustituyeron el rutenio —que absorbe hasta ~600 nm— por osmio.
Con ello lograron captar longitudes de onda más largas, cercanas a los 800 nm, donde la radiación solar es más abundante y menos dependiente de cielos despejados.
El osmio introduce el denominado efecto de átomo pesado, que facilita transiciones electrónicas de baja energía, en particular singlete–triplete. Estas transiciones permiten excitar electrones con fotones menos energéticos, incrementando la disponibilidad de electrones para la reacción de producción de hidrógeno. El resultado fue hasta el doble de eficiencia frente a sistemas basados en rutenio.
Hidrógeno solar
La producción eficiente de hidrógeno solar da un paso adelante.
Implicaciones prácticas
Más allá del dato técnico, el avance responde a una necesidad concreta: la luz solar no siempre es directa ni óptima. En entornos urbanos, latitudes altas o días nublados, la radiación difusa persiste, especialmente en longitudes de onda largas.
Un fotocatalizador que funcione en esas condiciones puede operar más horas al día, en más ubicaciones y con menor dependencia de orientación o mantenimiento extremo. Esto habilita nuevos escenarios: producción local de hidrógeno, integración en fachadas y techos urbanos, o sistemas híbridos junto a la fotovoltaica, aprovechando porciones del espectro hoy subutilizadas.
Límites y próximos pasos
El avance no implica una adopción inmediata. El osmio es un metal escaso y costoso, y aún se requieren mejoras en estabilidad, costos y escalabilidad. Aun así, el resultado actúa como puente entre laboratorio y aplicación real, mostrando que elevar la eficiencia no siempre exige mayor complejidad, sino mejor diseño de materiales.
El hidrógeno solar como vector energético
El hidrógeno generado con energía solar es clave para la descarbonización. Funciona como vector energético para almacenar excedentes renovables, reducir la dependencia de fósiles y descarbonizar sectores difíciles de electrificar, como la industria pesada y el transporte.
Entre sus usos principales se destacan:
Almacenamiento de energía: convierte la intermitencia solar en energía utilizable y estabiliza la red.
Industria limpia: reemplaza carbón y gas en acero, cemento, amoníaco y metanol.
Transporte sostenible: impulsa vehículos con celdas de combustible y cero emisiones.
Generación eléctrica: alimenta pilas de combustible estacionarias y portátiles.
Combustibles sintéticos: sirve de base para alternativas renovables.
Sus ventajas frente a los combustibles fósiles son claras: cero emisiones, sostenibilidad y versatilidad.
El trabajo del equipo japonés confirma que ampliar el espectro útil de la fotosíntesis artificial tiene un impacto práctico y medible. Aunque no elimina todos los desafíos, suma una pieza clave hacia una economía baja en carbono y acerca el hidrógeno solar a un uso real y cotidiano.
Fuente: https://noticiasambientales.com/energia/investigadores-de-japon-logran-duplicar-la-eficiencia-del-hidrogeno-solar-con-un-importante-avance-tecnologico/
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